Cu2 纳米簇在荧光检测中的应用研究开题报告

 2022-03-29 19:42:06

1. 研究目的与意义

纳米材料在最近几年中被认为是最热门的研究方向,金属纳米材料是指由金属及其化合物组成的纳米材料,主要有au, ag, cu, fe, ni, zn等;其最初的制备是在20世纪70年代中期,时至今日,金属纳米材料的种类繁多,形态多样,其形态上有:片,粒,棒,球,簇等。其中金属纳米簇作为一种新型的荧光材料,具有尺寸依赖的光学、电学、磁学和化学性质,引起了研究者们研究兴趣,现如今金属纳米簇在生物,化学以及物理等诸多领域中逐渐成为一种应用广泛的纳米材料。金属纳米簇的粒径小至2 nm或者只有几个原子组成,其粒径大小介于原子和大的纳米粒子之间。当纳米簇的尺寸接近于费米波长时,其电子能级就会由连续态转换为离散能。因此,金属纳米簇表现出比传统的金属纳米颗粒以及有机荧光染料更优良的特性,例如:光致发光强、稳定性好、耐光性好和优异的生物相容性等。金属纳米簇的物理和化学性质在很大程度上依赖于它们的粒径大小,它们的光学性质会因为纳米簇的尺寸不同而发生显而易见的变化,例如发射光谱会因为粒径大小的不同而发生蓝移或者红移等。

常见的金属纳米簇主要包括以金,银,铂等贵金属纳米簇或者非贵金属铜纳米簇亦或者是两种及两种以上的合金纳米簇。 在过去的几年里,荧光金纳米簇和银纳米簇的研究特别多,然而,金,银纳米簇的合成成本昂贵,制备方法复杂,与他们相比铜的含量丰富,成本低廉,且铜与金银属于同一主族,具有与金银相似的性质。因此,与其它的金属纳米簇相比,荧光铜纳米簇具有更广泛的研究前景。

铜纳米簇通常由几个到几百个原子组成,具有类似于分子的电化学和光学性质。其尺寸小,光学性能好,量子产率高,低毒,水溶性好,稳定性高以及生物相容性好。作为一类新型的光致发光和纳米催化材料,在光致发光分析、生物探针成像和催化等各个领域越来越受到广泛的关注。荧光测定的方法过程快速,操作便捷,无需复杂的前处理过程,灵敏度高,具有较低的检出限,利用荧光分光光度法高效、 灵敏地分析检测污染物的含量在实际应用方面具有重大的意义。

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2. 研究内容和预期目标

关于铜纳米簇的光学性质、合成方法和应用进展是重点关注的方向,其中铜纳米簇的合成方法,主要研究模板法、化学还原法、反相微乳液法、刻蚀法等。铜纳米簇在不同的条件下的荧光检测效应也各不相同,特别是有谷胱甘肽所封端的铜纳米簇在荧光检测中的广泛应用,值得本课题去收集汇总。而铜纳米簇用于重金属离子、ph、小分子、生物分子等的荧光检测应用及其在环境监测方向的研究应用,也是重点关注的方向。

用元素掺杂、聚集诱导等方法制备的高荧光的铜纳米簇考察其荧光性能、结构、稳定性,并将其作为荧光探针用于重金属离子的检测和温度传感。对于这些不同的铜纳米簇的荧光增强效应,对他们的优缺点进行汇总分析,并绘制表格。这些方面都是需要重点研究的内容

与此同时,关于铜纳米簇材料的研究比较新颖,作为环境工监测向的学生,本课题还会关注于铜纳米簇材料在环境监测方面的研究进展,期望能为环境监测方向的应用研究提出自己的一番见解。

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3. 研究的方法与步骤

收集汇总铜纳米簇的各种制备方法,如模板法、化学还原法、反相微乳液法、刻蚀法等,并对他们的优缺点进行比较;重点研究关注铜纳米簇的荧光增强效应,了解铜纳米簇在不同条件下的荧光增强效应,并进行比较选择最优方案。同时关注于铜纳米簇在环境监测方向的研究应用,了解自己所处行业的最新进展。

关于具体的研究步骤:首先,拟定课题研究内容为铜离子在荧光检测中的应用研究。然后查找大量相关的文献,并尽量选择发表时间为近年来的国内外文献。接着重点翻译一篇英文文献,对写好一篇综述有一个大体的思路。然后通过多个方面的分析总结,绘制一些易于分析理解的图表,最后写出一篇完整的综述。

4. 参考文献

[1]jyang,z li,q jia. design of dual-emission fluorescence sensor based on cu nanoclusters with solvent-dependent effects: visual detection of water via a smartphone[j]. sensors actuators: b. chemical,2019,297: 126807-126815

[2]qu f,yang q,wang bingjie,you j. aggregation-induced emission of copper nanoclusters triggered by synergistic effect of dual metal ions and the application in the detection of h2o2and related biomolecules[j].talanta ,2020,207(c): 120289-120298

[3]dillip k,debabrata s,kalyanasis s. sensing of iron(iii)-biomolecules by surfactant-free fluorescent copper nanoclusters[j].sensingand bio-sensing research,2019,22: 18251-18257

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5. 计划与进度安排

序号

起迄日期

工作内容

1

2022.2.24-3.10

查阅和研究文献资料,完成英文翻译;

2

3.11-3.24

撰写开题报告;制定方案,进行开题。

3

3.25-5.9

开展实验,完成论文的各项实验研究。

其中中期检查时间暂定4月中旬,分组PPT报告研究计划和进度

4

5.10-6.10

撰写和修改论文,制作答辩PPT,查重;完善修改论文

5

6.13(暂定)

毕业论文答辩

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