硫化物-蒙脱土纳米复合材料的制备及其在检测H2O2中的应用

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过氧化氢是许多工业过程的原材料,反应过程的中间产物,同时也大量存在于生物体内。测定过氧化氢的浓度可以间接测得各种目标产物的浓度,因而,过氧化氢浓度的测定在环境检测、生物分析、临床诊断等领域具有非常重要的意义。天然酶能在较温和的条件下高效、专一地催化生物体内的反应,但是酶在高温、过酸、过碱等条件会失去活性,从而在一定程度上限制了其实际应用。随着纳米技术的发展,人们发现部分无机纳米材料,如金属氧化物、硫化物、硒化物等也具有过氧化物酶的活性。但是,由于无机纳米材料易团聚,在分析应用方面受到了一定限制。蒙脱土(MMT)是一种含水层状铝硅酸盐矿物,蒙脱土具有较高的比表面积,很强的吸附作用,使其在催化、分离、光化学及电学器件方面得到了广泛应用。利用蒙脱土作为载体,将纳米材料跟蒙脱土复合,可以改善纳米材料的催化性能。本文制备了硫化银-蒙脱土(Ag2S-MMT)、硫化镉-蒙脱土(CdS-MMT)纳米复合材料,发现这两种纳米复合材料均具有良好的催化活性,可应用于H2O2检测。  本论文的主要工作:  1、采用简单易行的一步法制备了Ag2S-MMT纳米复合材料,通过X-射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线能谱图(EDS)等手段对复合材料进行了表征。以3,3,5,5-四甲基联苯胺(TMB)为底物研究了其催化性能。结果表明,该复合材料具有良好的过氧化物酶模拟酶活性,并对H2O2及TMB显示出了很好的亲和力。以对苯二甲酸为荧光探针证明其催化反应机理为羟基自由基机理。并将其用于H2O2浓度检测,响应的线性范围为0.2-1.2 mmol·L-1,检测限为1.92×10-5 mol·L-1。  2、通过简单的一步法制备了CdS-MMT纳米复合材料,对纳米材料进行了表征。并系统地研究了过氧化物模拟酶的催化活性,发现与辣根过氧化物酶、CdS、MMT相比,复合材料表现出了更好的催化活性。在此基础上建立了一种简便、快捷检测过氧化氢的方法。实验发现CdS-MMT纳米复合材料作为过氧化物酶模拟酶检测H2O2的线性范围为0.1-1.2 mmol·L-1,检测限为2.724×10-5 mol·L-1。
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