化学专业毕业论文.ppt

本文选择二氧化钛(TiO2) 作为磁性纳米粒的 外层材料，一方面，由于TiO2为生物相容性无机 材料，可增强磁性纳米粒的生物可接受性。另一 方面，TiO2形成的具有多孔结构的外壳，有利于 生物分子和有机分子的吸附和解离。再者，TiO2 具有特殊的催化性能。TiO2作为光催化剂用于水 和空气净化的研究已广泛深入，并被认为是在水 和空气中分解有机污染物的最佳半导体光催化剂 。
将金电极作为基础电极，在麂皮上用0.3um的Al2O3进 行打磨抛光，再将所制备的Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子分散 于Nafion的溶液均匀的涂覆在金电极上，自然晾干备用； 然后将10mg/ml的牛血红蛋白溶液滴涂到电极上于4℃下晾 干备用；最后将制备的二氧化钛溶胶均匀的涂覆在电极上 自然晾干保存。
步电化学研究
1、电极的制备
室温取20ml的无水乙醇于小烧杯中→量取4ml的 Ti(OC4H9)4加入到无水乙醇中→磁力搅拌10min得A液;量取 3ml36%的冰醋酸和5ml的二次去离子水→将它们加入到 20ml的无水乙醇中→磁力搅拌10min→加盐酸调节PH小于 3得B液;边搅拌B液边将A液缓慢滴加到A液中，加完后继 续搅拌，室温下反应1h，得到透明淡黄色的溶胶。
2、电化学检验
采用三电极体系，饱和甘汞电极做参比电 极，铂电极做辅助电极，所制备的电极做 工作电极，放入0.2mol/L的PBS(pH=7.0)缓 冲溶液进行循环伏安扫描。扫描条件：扫 描电位区间0.2～-0.8V，扫描速度40mV/s。
• 再在三电极体系中，以裸金电极为基础电极修饰 合成的纳米粒子固载血红蛋白为工作电极，饱和 甘汞电极作为参比电极，铂电极作为辅助电极。 扫描电位区间选择0.2～-0.8V，扫描速度为 40mV/s，在pH=7.0的PBS缓冲溶液体系中进行电 化学表征。
实验步骤
一、四氧化三铁纳米粒子的制备
本实验采用化学共沉淀法，将二价铁盐和三价铁盐按一 定比例混合，加入沉淀剂(NH3·H2O)，搅拌反应即得纳米 四氧化三铁。共沉淀过程中，开始滴加氨水时，有黑色物 质生成并很快消失，接着产生红褐色絮状物，继续滴加氨 水，溶液由红褐色逐渐变为棕色，直至变为棕黑色。反应 式为：
本课题旨在实现氧化铁磁性纳米粒的制备及改进
，获得粒径均一、形态稳定的磁性纳米粒。对该 纳米粒进行TiO2外壳的包覆研究，并对所制备的
核-壳纳米结(Fe3O4 - TiO2) 进行表征。
技术路线
实验材料
实验药品：
试剂名称
纯度
生产厂家
硫酸铁铵
分析纯
Fra Baidu bibliotek
天津市福晨化学试剂厂
硫酸亚铁铵
分析纯
上海试剂四厂
氨水
Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子的制 备及其表征
学院：化学工程与食品科学学院 专业：化 学 学号：08114021 姓名：胡 秀 东 指导老师：刘传银
研究目的
核壳结构纳米磁性颗粒作为一种新型材料, 具有广泛的应用前景, 克服了磁性粒子易于团聚 、化学稳定性不高、易受氧化、表面羟基不足等 缺点。在磁有序纳米结构、磁响应光子晶体以及 磁分离等领域中的巨大应用前景的刺激下，磁性 纳米材料的合成研究受到了越来越广泛的关注。 此外，磁性的一维纳米结构由于结构单元的空间 取向和排列而具有许多崭新的性质，也是制备小 型化纳米器件的基础，因此将磁性纳米粒子组装 成一维有序结构具有显著科学意义和应用价值。
分析纯
洛阳市化学试剂厂
柠檬酸
分析纯
洛阳市化学试剂厂
聚乙二醇
化学纯
上海化学试剂厂
无水乙醇
分析纯
洛阳市化学试剂厂
异丙醇
分析纯
天津市博迪化工有限公司
钛酸丁酯
化学纯
成都科龙化工试剂厂
10mg/ml的牛血红蛋白，由0.2mol/ml的PBS(pH=7.0)缓冲溶液配制
实验仪器：
恒温加热磁力搅拌器 （CL—3型，巩义市予华仪器有限责任公司）
电子分析天平
（北京赛多利斯仪器系统有限公祠）
高速离心机
（安徽中科中佳科学仪器有限公祠）
电化学工作站
（CHI660A，上海辰华仪器有限责任公司)
真空干燥箱
（DZF-6020型，上海精密实验设备有限公祠）
程序升温马弗炉
（N7/H，Nabertherm）
扫描电子显微镜（SEM）（
实验方法
• 在二价铁和三价铁离子溶液中加入络合剂柠檬酸 和分散剂聚乙二醇（PEG），在碱性条件下采用 化学共沉淀法制备常温下具有磁性的四氧化三铁 纳米粒子，再利用钛醇盐( 钛酸丁酯) 在溶液中水 解的方法，在四氧化三铁纳米粒表面形成多孔的 TiO2壳层，获得深棕色Fe3O4-TiO2悬浊液。经过 干燥处理后用扫描电镜（SEM）进行纳米粒子形 貌表征。
二、Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子的制备
将所得黑色粉末（四氧化三铁纳米粒子）分散于去离子
水100mL 中，加入异丙醇25mL，于40 ℃恒温搅拌30 min ，将含有钛酸丁酯［TPOT，( C4H9O)4 Ti，1.5mmol］的去 离子水、乙醇和异丙醇的混合溶液( 40mL，体积比为2: 1 :1 ) 加入反应液中，继续反应20 h，离心( 10000 r/min，5 min) 、去离子水洗涤至中性，于110 ℃ 下干燥，得灰色 Fe3O4-TiO2纳米粒子粉末。
将所得的灰色Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子粉末放入瓷坩埚中 ，将程序升温马弗炉的温度设定为550℃，待马弗炉的温 度升至设定温度时，将装有灰色Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子 粉末的坩埚放入马弗炉中煅烧5个小时，以除去残留在产 物表面的有机试剂，得到红棕色的粉末。
三、Fe3O4-TiO2核壳纳米粒子固载牛血红蛋白的初
Fe2++2Fe3++8OH- =Fe3O4+4H2O 将一定量的三价铁盐和二价铁盐以物质的量比1.8:1溶解 在100mL的去离子水中，注入250mL的三口圆底烧瓶中， 加入络合剂柠檬酸(浓度约为0.013g／ml)和分散剂PEG(浓 度约为0.01g／m1)，在密闭条件下，水浴恒温25℃，剧烈 搅9.5拌，下搅快拌速15加～入202m5％in后—于28恒％温的7N0H℃3·下H熟20，化再30滴分加钟至。p将H初=9成～ 品冷却至室温，静置一天。离心（10000r/min）后，于真 空干燥箱中烘干得黑色粉末。