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新型纳米卟啉材料的制备及其性能研究

作　者: 刘琛
导　师: 侯长军
学　校: 重庆大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 卟啉纳米材料密度泛函理论光学性能传感检测
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
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内容摘要

本论文通过密度泛函理论对3种卟啉的性质进行了研究,并预测了它们在传感检测方面的应用价值。通过实验在两种卟啉单体的基础上制备出了性能优异的纳米卟啉材料。这两种纳米卟啉材料均能够快速灵敏地对甲基膦酸二甲酯(即DMMP,神经性毒剂S1的模拟物)进行检测,且传感性能与理论预测一致。这为今后通过理论预测筛选相关敏感材料以及对目标待测物的检测研究奠定了基础。本论文利用自组装原理通过混合溶剂方法首次制备出5,10,15,20-四苯基卟啉锰(锰卟啉:MnTPP)和5,10,15,20-四苯基卟啉铟(铟卟啉:InTPP)的纳米材料。两者的紫外可见光谱均发生了相近的特征性变化:Soret带吸光度降低,并伴随有红移和峰形变宽的现象。使用FE-SEM对两种纳米材料分别进行了表征并研究出两种纳米材料的最佳制备温度均为50℃,最佳干燥条件均为自然挥发。通过紫外可见光谱分别研究了两种卟啉纳米分散体系及其对应单体对DMMP的检测效果,结果显示:MnTPP纳米材料和InTPP纳米材料对DMMP的敏感性分别是其对应单体的1.4倍和1.8倍以上,且对DMMP的检测限也分别低于其对应单体检测3个数量级。不论是单体还是纳米材料,InTPP对DMMP的检测效果都要优于MnTPP。与密度泛函理论所预测的结果一致,也证明了一种基于密度泛函理论快速寻找高性能敏感材料的方法的可行性,为今后对敏感材料的寻找和筛选研究提供了一种新思路。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-16
  1.1 卟啉类化合物简介  7-9
    1.1.1 卟啉类化合物的分子结构特点  7-8
    1.1.2 卟啉类化合物的化学性质  8
    1.1.3 卟啉类化合物的相关应用  8-9
  1.2 纳米材料简介  9-11
    1.2.1 纳米材料的定义  9
    1.2.2 纳米材料的特点  9
    1.2.3 纳米材料的制备方法  9-11
  1.3 纳米卟啉材料的研究进展  11-13
    1.3.1 纳米卟啉材料的制备研究  11-12
    1.3.2 纳米卟啉材料的应用研究  12-13
  1.4 密度泛函理论及其应用简介  13-14
    1.4.1 密度泛函理论的由来  13
    1.4.2 Gaussian 03 软件简介  13-14
    1.4.3 密度泛函理论在卟啉相关研究中的应用  14
  1.5 本论文研究的目的、主要内容和创新点  14-16
    1.5.1 本研究的目的  14
    1.5.2 本研究的主要内容  14-15
    1.5.3 本研究的创新点  15-16
2 基于密度泛函理论的卟啉分子作用研究  16-23
  2.1 引言  16-17
  2.2 实验方法  17
    2.2.1 计算方法  17
    2.2.2 计算参数设定  17
  2.3 结果分析  17-21
    2.3.1 基组对结构带来的影响  17-19
    2.3.2 卟啉分子结构分析  19-20
    2.3.3 卟啉分子与DMMP 的结合  20-21
  2.4 本章小结  21-23
3 卟啉纳米材料的制备和表征  23-37
  3.1 引言  23
  3.2 实验方法  23-25
    3.2.1 材料和仪器  23-24
    3.2.2 MnTPP、InTPP 卟啉纳米微粒的制备  24-25
  3.3 MnTPP 与InTPP 纳米微粒的表征  25-29
    3.3.1 场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）表征  25-26
    3.3.2 MnTPP 纳米微粒和MnTPP 单体的紫外-可见光谱对比分析  26-28
    3.3.3 InTPP 纳米微粒和InTPP 单体的紫外-可见光谱对比分析  28-29
  3.4 不同条件对两种纳米卟啉材料形成的影响  29-32
    3.4.1 干燥温度和时间的影响  29-31
    3.4.2 放置时间的影响  31-32
  3.5 制备条件对两种纳米卟啉材料光学性能的影响  32-35
    3.5.1 制备温度对MnTPP 纳米材料的影响  33-34
    3.5.2 制备温度对InTPP 纳米材料的影响  34-35
  3.6 本章小结  35-37
4 卟啉纳米材料在检测方面的应用  37-48
  4.1 引言  37-38
  4.2 实验部分  38-39
    4.2.1 试剂和仪器  38
    4.2.2 实验方法  38-39
  4.3 结果分析  39-47
    4.3.1 两种卟啉纳米分散体系对DMMP 的光学敏感性分析  39-41
    4.3.2 两种卟啉纳米分散体系及其单体对DMMP 检测限的对比分析  41-47
  4.4 本章小结  47-48
5 总结与展望  48-50
  5.1 总结  48
  5.2 展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-55
附录  55
  作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  55

新型纳米卟啉材料的制备及其性能研究

内容摘要

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