TiO_2复合材料的制备及其医学与环境应用.pdf

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3、摘要纳米二氧化钛（TiO2）具有良好的化学稳定性、低毒性、低成本和氧化还原性能，在光催化、太阳能电池及生物材料等领域有着广泛的应用前景。然而，TiO2在太阳光（可见光）下的光催化效率较低。本论文发展了几种复合型TiO2的纳米材料，并分别应用于癌症诊断和转移标志物微小RNAs(miRNAs)等的定性及定量检测，以及在可见光下对环境毒物的光催化降解。（1）发展了一种基于TiO2光催化和鸟嘌呤光还原协同作用的光催化银沉积信号放大途径，用于电化学检测miRNAs的方法（第二章）。通过制备中空的磁性Fe3O4颗粒，进而在磁性Fe3O4颗粒表面包覆纳米TiO2和多巴胺（DA），制

4、备了一种Fe3O4@TiO2-DA纳米复合材料。将该材料作为载体交联固定电中性肽核酸（PNA）探针，用以特异识别和捕获样品中含有鸟嘌呤的miRNAs目标链。然后，利用带有负电的miRNAs序列吸附银离子，并利用TiO2光催化与鸟嘌呤光还原的协同作用，建立了一种可见光下催化银沉积的信号放大途径，用以发展了一种特异、灵敏的电化学传感分析方法。实现了对血液中含有鸟嘌呤miRNAs的高特异性检测及其碱基突变水平的高灵敏鉴定。（2）制备了一种高催化性能的TiO2@DA@Ag纳米复合材料，并应用于可见光下环境毒物的光催化降解（第三章）。鉴于生物黏着剂DA的独特物理化学特性，本文使用D

5、A作为粘结剂和还原剂合成了纳米复合材料TiO2@DA@Ag。在最优AgNO3的用量条件下，合成复合纳米材料TiO2@DA@Ag；进而采用该材料对三种常见有机染料罗丹明B(RhB)，亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)进行了系统地催化降解研究，并将其催化降解性能与TiO2进行了对比。结果表明，TiO2@DA@Ag的催化性能远远高于TiO2，该材料实现了可见光下的催化降解有机污染物。此外，研究发现该材料具有良好的抗毒化能力和稳定性，可望得到广泛的催化降解应用。（3）通过一步式原位合成途径制备了TiO2/氧化还原石墨烯(TiO2/RGO)纳米复合材料，并应用于环境毒物的光催化降解（

6、第四章）。以钛酸四丁酯（TBOT）和氧化石墨烯（GO）为原料，采用水热法一步合成了TiO2/RGO复合材料；采用SEM和XRD手段对材料的形貌、尺寸和晶型进行了表征分析，并特别研究了GO的用量对复合材料的光催化活性影响。该材料对常见环境有机污染物MB和RhB进行了光催化降解考察，并与第三章中合成的TiO2@DA@Ag复合材料的催化性能进行了对比分析。结果表明，该TiO2/RGO材料的光催化活性远高于纯TiO2，但略低于TiO2@DA@Ag的光催化性能。关键词：纳米材料；复合型TiO2；微小RNAs；光催化银沉积；电化学传感；光催化降解；环境毒物IAbstractTitan

7、iumdioxide(TiO2)nanoparticlespossessthebroadapplicationprospectsinthefieldsofphotocatalysis,solarcells,andbiologicalmaterials.Asaphotocatalyst,TiO2canofferanumberofadvantageousfeatures,includingperfectchemicalstability,lowtoxicity,lowcost,andrelativelyhighredoxprope