基于纳米等离子体的有机物催化氧化与传感研究

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随着经济的发展,人类生活水平的提高,随之而来的环境污染问题却日益严重,其中水环境污染尤为严重。水体中有机污染物的处理及检测是一大热门的研究课题,目前用于降解有机污染物的方法主要有Fenton催化氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、电化学催化法等。随着传感技术的发展,具有快速、无需标记、实时在线检测的表面等离子体技术,在环境和食品及药物检测领域越来越受到重视。本文针对水中有机污染物的检测,基于表面等离子共振(LSPR)分别从Fenton催化氧化、光催化氧化两方面入手制备了纳米等离子体薄膜传感器。  制备Au/Fe3O4/PMMA纳米等离子体薄膜并用于Fenton催化氧化与传感。采用溶胶法制备了直径为10nm的金纳米粒子,利用硅烷偶联剂使得金纳米粒子在透明玻璃基底上成膜;用化学共沉淀法制备了分散性良好的四氧化三铁纳米粒子,将其与PMMA混合,采用旋涂法将其负载到金薄膜上,最终制得Au/Fe3O4/PMMA纳米等离子体复合薄膜。将制备的Au/Fe3O4/PMMA薄膜用于Fenton催化氧化降解孔雀绿染料,结果表明具有良好的催化活性;同时将其用作纳米等离子体传感器,建立了基于LSPR的用于检测溶液中孑孔雀绿浓度的新方法。创新性的提出了用Au/Fe3O4/PMMA纳米等离子体薄膜共振吸收峰的波动频率(fR)对Fenton反应速率进行实时监测。  制备了Au/TiO2/C60纳米等离子体薄膜并用于光催化氧化与传感。利用聚合物PVP将金纳米粒子、二氧化钛、富勒烯以机械搅拌的方式复合在一起,通过甘油调节溶液粘度,采用提拉法使其在透明玻璃基底上成膜,成功制得Au/TiO2/C60纳米等离子体复合薄膜。将制备的Au/TiO2/C60薄膜用于光催化氧化降解染料孔雀绿,发现在LED光源驱动下有良好的光催化活性;同时将其作为光催化氧化纳米等离子体传感器,建立了基于LSPR的用于检测溶液中有机物浓度的新方法。创新性的提出了用Au/TiO2/C60纳米等离子体薄膜共振吸收峰的波动频率(fR)来反映光催化氧化反应速率。
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