CeO2/Mn3O4量子点合成及其在三聚氰胺检测中的应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：三聚氰胺是一种白色无味的结晶粉末，价格低廉，广泛地使用在化学工业中，作为生产制造化肥、农药、塑料、三聚氰胺树脂、阻燃剂等的工业原料。三聚氰胺是氨腈的三聚体，含有三个氨基官能团，因此三聚氰胺含氮量高，含大约66%的氮（质量），加入到食品当中会极大地提高食品的氮含量，通过经典的凯式定氮蛋白分析方法对蛋白质含量分析表明，食品的氮含量越高，则蛋白质的含量越高。近年来，很多不法厂家为了减少生产成本和提高其食品（如牛奶、婴幼儿奶粉、宠物食品等）的蛋白质含量，往往会在其生产的食品中加入大量的三聚氰胺7。大量的研究表明，长期摄入三聚氰胺会导致人体肾结石以及肾功能衰竭，这是因为三聚氰胺是水解的，与氰尿酸结合并产生不溶性三聚氰胺-氰脲酸盐，这将导致肾结石甚至造成婴儿和成人的死亡。以小白鼠为实验体，单独的三聚氰胺或其与氰尿酸的组合也会有害于动物的免疫系统。此外，除了食品中会人为地添加三聚氰胺，有研究表明，三聚氰胺也有从餐具和包装材料向食品中的迁移的趋向。近年来，三聚氰胺更是引起了人们对奶粉安全的极度恐慌，社会对国产奶制品产生了极大地不信任感，因此，能够方便、准确、快捷地检测三聚氰胺成为研究热点。目前，对三聚氰胺的检测方法有多种，如高效液相色谱法（hplc）、气相色谱/质谱（gc/ms）、质谱法（ms）、电致发光法、比色法、电化学检测法等。与其他检测方法相比，电化学方法具有操作简单、选择性高、成本低等优点。电化学传感器技术主要包括分子印迹聚合物传感器和酶生物传感器，然而，这两种方法检测灵敏度低。近年来，一些研究人员报道了一种简单而快速的灵敏电化学方法，该方法采用纳米粒子化学修饰电极来检测三聚氰胺。纳米粒子对电极表面的改性不仅增加了有利于分析物分散的有效表面积，而且增加了对快速吸附分析物的吸附活性。量子点是直径小于5 nm的纳米晶体，在量子点中，表面原子在整个纳米晶体占比较多，悬挂键丰富，因此量子点的表面活性会非常大。

本课题拟采集富含多孔以及薄层的自然材料如茎秆、菌丝、花粉等，并以之为模板，浸渍铈盐和锰盐，在氮气保护下先经高温制备多孔碳，后经水热处理在碳孔壁上生成铈锰纳米量子点，对材料进行fe-sem、hr-tem、拉曼、xrd、氮气吸附脱吸附等表征，并用电化学工作站对ceo₂/mn₃o₄量子点材料的传感性能进行表征。

研究目的：探究利用结合量子点特性的电化学方法检测物质中是否存在三聚氰胺的可靠方法。

研究意义：简化三聚氰胺含量的测量方法，使相关测量更加简便快捷。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

(1) 合成ceo2/mn3o4复合量子点材料，实现对其粒径的调控。

(2) 对量子点材料进行sem、tem、xrd等表征。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：实验法、观察法、文献研究法、定量分析法。

研究步骤：

（1）通过控制ce(no3)4和mn3(no3)4的配比，同时保证其他条件相同，对制备所得的最佳量子点材料进行sem、tem、xrd等表征，找到最佳制备ceo2/mn3o4复合量子点材料的配比。

4. 参考文献

1.ding l, ruan y, li t, huang j, warren-smith sc, ebendorff-heidepriem h, monro tm. nitric oxide optical fiber sensor based on exposed core fibers and cdte/cds quantum dots. sensors and actuators b: chemical 2018, 273: 9-17.

2.kashapov rr, bekmukhametova am, petrov ka, nizameev ir, kadirov mk, zakharova ly. supramolecular strategy to construct quantum dot-based sensors for detection of paraoxon. sensors and actuators b: chemical 2018, 273: 592-599.

3.abrishamkar m, kiani f. electrocatalytic oxidation of hydrogen peroxide on the surface of nano zeolite modified carbon paste electrode. international journal of hydrogen energy 2017, 42(37): 23826-23831.

4.schubert k, khalid w, yue z, parak wj, lisdat f. quantum-dot-modified electrode in combination with nadh-dependent dehydrogenase reactions for substrate analysis. langmuir 2010, 26(2): 1395-1400.

5. 计划与进度安排

2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期

(1) 第1周~第2周（2022-11-12~2022-2-22），查阅资料，制定实验方案，完成开题报告，外文论文翻译；

(2) 第3周~第6周（2022-2-25~3-22），熟悉材料的制备工艺，合成ceo₂-mn₃o₄复合量子点。

(3) 第7周~第11周（2022-3-25~4-26），对材料进行表征，研究量子点的晶体结构对三聚氰胺检测的影响，整理数据，总结前期工作，完成中期答辩前准备工作。