纳米Cu 2O/碳纳米管复合膜电极制备及其光电性能

以铜醇盐为原料,搀杂碳纳米管(CNT)采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃基片上制备Cu2O/CNT薄膜,通过X射线衍射仪,电镜等分析和表征,确定了Cu2O/CNT薄膜的性质和结构;并对CNT 加入量的控制来研究膜阻抗的变化和光电催化性能的改变.通过循环伏安和交流阻抗测试表明Cu2O/CNT复合膜有更低的膜阻抗和优异的催化活性,在偏压-0.5V的条件下膜的光电流可以达到0.15mA. 由此证明了CNT 的搀杂有效的提高膜电极的光电催化活性和电导率.     

角度调制型SPR传感器复合金属膜结构的设计

采用MATLAB数值模拟,分析Au,Ag两种材料对于角度调制型表面等离子共振(SPR)传感器性能的影响;同时,根据Au和Ag的各自特性,提出一种Ag/Au复合膜结构的设计,并对该复合膜结构的SPR传感器性能进行数值分析.研究结果表明:角度调制型SPR传感器的最低反射率受金属膜厚度的影响较大,在Au,Ag膜厚度分别为52,38nm时,其共振强度最强,最小反射率值达到最小值;选择Ag/Au复合膜总厚度为50nm(其中Ag膜厚度为20nm),可以大大改善传感器的性能,且由于Au膜处于复合膜的外层,可以保持传感器较好的稳定性.     

铜/石墨烯新型电化学传感器检测性能的研究

检测水中硝酸根离子和亚硝酸根离子浓度的方法很多，如高效液相色谱、分光光度计、色分析法等。电化学传感器凭借响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点成为检测新技术的研究热点之一。很多研究表明，由石墨烯纳米复合功能材料构建的新型电化学传感器性能优异。基于此，一种铜负载于石墨烯表面的纳米材料在室温下被合成，并通过扫描电子显微镜、透射电镜、原子力显微镜和电化学阻抗谱等多种方法对其进行了表征。由该材料制备的一种新型电化学传感器，其检测性能运用循环伏安法和微分脉冲伏安法进行了探究。结果表明：该传感器对硝酸根离子和亚硝酸根离子检测性能好，检测浓度范围宽，由0.1μmol/L到100μmol/L;检出限低：硝酸根离子检出限为0.03μmol/L,亚硝酸根离子检出限为0.05μmol/L。所制备的传感器对实际样品进行了检测，结果令人满意，证明新型电化学传感器具有实际使用价值。     

检测色氨酸的免标记生物传感器研制

利用Au-S化学键的作用,在金基底上组装L-半胱氨酸(L-Cys),通过铜离子的配位作用,构建Cu2 /L-Cys/Au自组装膜.考察该自组装膜的组装条件、电化学特征、重现性与稳定性,研究不同浓度的L-色氨酸中膜的识别能力和识别选择性.结果表明,自组装膜具有对L-色氨酸识别的选择性,在不同浓度的L-色氨酸中,膜的电化学阻抗会发生明显变化.因此,利用该膜对L-色氨酸(L-Try)的选择性识别引起电化学阻抗变化的特性,可构建一种新型的免标记电化学阻抗法色氨酸传感器.     

基于光导毛细管器件的SPR生物传感器及IgG检测

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感技术具有免标记、灵敏度高、体积小、成本低等优点.在传统的光纤SPR传感器件基础上设计制造了光导毛细管SPR传感器件,利用自行研制的波长调制式SPR传感装置,对器件灵敏度、分辨率和检测精密度等方面的性能进行了评价.相比光纤SPR传感器件,光导毛细管SPR传感器件产生更显著的SPR效应,提高系统分辨率达9.6×10-6 RIU(折射率单位).应用光导毛细管SPR传感器件可进行IgG快速、定量检测,检测线性范围受传感区固定的蛋白A疏密程度影响,其中0.01mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.33~1.53μmol/L,0.10mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.20~3.67μmol/L;并进行了蛋白A-IgG的解离常数测定,Kd=1.4×10-7 mol/L.相对于现有商业SPR仪器,基于光导毛细管器件的SPR生物传感器使用成本低、便携性好,具有良好的应用前景.     

碳纳米管-铜纳米线复合结构的形成和热力学稳定性

通过分子动力学的方法研究了碳纳米管填充一定数量的铜纳米粒子形成碳纳米管-铜纳米线(CNT/CuNW)复合结构的过程.通过构象演变和体系能量的变化,可以将整个的铜粒子填充碳纳米管的过程中可分为三个过程:构象调整,填充吸附和构象稳定.对比分析高温下包裹和填充形成CNT/CuNW复合结构的变化,可以看出填充形成的CNT/CuNW的稳定性比包裹形成的CNT/CuNW的稳定性要好.通过径对径向分布函数的分析,可以进一步确定,在填充形成的复合结构的熔点要比包裹形成的CNT/CuNW的高,这主要归因于碳纳米管高的热稳定性.     

双金属层表面等离子体共振传感器品质因子的研究

基于光学薄膜理论,研究了银-金双金属层表面等离子体共振(SPR)传感器品质因子的特征。 首先,通过共振角处最低反射率的计算得到了双金属层的最佳厚度配比;其次,研究了最佳厚度配比下双金属层 SPR 传感器的线宽、灵敏度以及品质因子的特征。 研究结果表明,随着双金属层中银膜厚度的增加(或金膜厚度的减小),传感 器的灵敏度和线宽均减小,而传感器的品质因子增大。 当双金属层 SPR 传感器中金膜厚度减小至 0 nm 时(单层银膜 SPR 传感器),传感器的品质因子达到最大值 96.35 RIU-1 。     

碳纳米管基电子-离子双传递功能复合膜的构筑及电驱动离子分离性能

构筑具有电子、离子传递的双功能电活性离子分离膜是电控离子选择渗透膜(ESIPM)分离领域的关键技术。通过将导电碳纳米管(CNT)和纤维素纳米纤维(CNF)共混抽滤，制备了在亚微米尺度具有三维多孔结构的CNT/CNF复合膜，以此为导电基膜，通过溶液渗透策略，在不破坏CNT交联网络结构的前提下，将具有阳离子交换功能的磺化聚苯乙烯(SPS)原位填充到CNT/CNF的亚微米孔道中，制备了具有电子、离子双重传递功能的SPS/CNT/CNF复合膜。采用SEM、XRD、FTIR、接触角测试仪对其结构和性能进行了表征，并结合电驱动膜分离测试装置，对CNT/CNF膜和SPS/CNT/CNF膜的离子分离性能进行了系统对比。结果表明，SPS/CNT/CNF复合膜具有等效商业化离子交换膜的阳离子分离能力，而且具备优良的导电性，其导电性能相较于传统的惰性离子交换膜提升了7个数量级。此外，该SPS/CNT/CNF复合膜还具备优良的电化学活性、亲水性以及稳定性，本研究为制备高性能ESIPM提供了新型的合成策略。     

PAN/CNT复合纳米纤维膜的制备及其红外辐射特性

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/碳纳米管(PAN/CNT)复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪对CNT质量分数不同的PAN/CNT复合纳米纤维膜进行了表征和分析,并利用紫外可见近红外光谱仪和配备有积分球的傅里叶变换红外光谱仪对PAN/CNT复合纳米纤维膜在可见光和红外光段的辐射特性进行了测试和考察。结果表明:静电纺丝技术可制备CNT分布均匀的PAN/CNT复合纳米纤维膜;相较于纯PAN纳米纤维膜,PAN/CNT复合纳米纤维膜的可见光谱和红外光谱吸收率显著增强,且随着CNT质量分数的增加,复合纳米纤维膜的红外光谱吸收率呈增大趋势。研究结果为PAN/CNT复合纳米纤维膜在太阳能光热转化和中红外辐射领域的进一步应用提供了理论依据。     

多层聚合物膜系高灵敏度表面等离子体共振传感理论研究

基于光学Kretschmann棱镜结构,建立了表面等离子体共振(SPR)传感器模型并进行了模拟计算,得到了基于聚乙烯和聚丙烯酸的多层膜系的SPR传感器共振光谱中共振波长随共振角度的演化.模拟分析表明,聚合物的厚度增加导致共振峰的红移,最佳厚度为100nm左右;聚合物薄膜可实现SPR共振峰的可控的红移和传感检测,聚乙烯相对于聚丙烯酸有较高分辨率;金纳米颗粒具有增强表面等离子体共振信号的作用,共振波长因其填充因子的增大而发生红移现象,半峰宽明显变宽,填充因子最佳值为0.2.     

Optimization of Surface Plasmon Resonance Sensor Based on Multilayer Film Structure

A prism-excited multilayer film Surface Plasmon Resonance(SPR) sensing structure of graphene-silver-graphenemeasured mediums is proposed to solve the unstablility and oxidization problem of metallic silver films for SPR sensors. By adding a graphene layer, the poor stability and the oxidization problem of silver film are solved. The electromagnetic field and reflection mechanism of the multilayer film structure are theoretically analyzed. The characteristics of the different metal materials for SPR, the distinct silver film thickness, and different graphene layers are studied through experiments to optimize the sensor design. Compared with the gold film sensor, the sensitivity of the multilayer film sensor with graphene layer is improved. The designed SPR sensor is used to detect a sucrose solution with a concentration of 0%-64%, and its refractive index is 1.33 to 1.45, linear correlation coefficient is 0.998 4. Good resonance effect and sensing characteristics are thus obtained.     

棱镜表面等离子体共振传感器理论仿真研究

以薄膜光学理论为基础,利用Winspall软件模拟研究Kretschman结构下,三棱镜类型以及待测介质折射率对表面等离子体共振反射谱性质的影响,得出了影响激发SPR现象的棱镜折射率和待测物质折射率随反射谱的变化规律,为表面等离子体共振传感器的优化提供了理论指导。     

光纤SPR传感器测定叶绿素含量的研究

介绍了光纤SPR传感器的基本原理、检测系统，应用光纤SPR传感器与光度计测定了叶绿素含量。结果表明，在检测条件相同情况下，光纤SPR传感器测定叶绿素含量具有较好的重复性与稳定性。建立了光纤SPR传感器的共振波长与叶绿素含量的关系，可通过光纤SPR传感器快速、准确地测定叶绿素含量。     

Detection of TNT by a molecularly imprinted polymer film-based surface plasmon resonance sensor

A surface plasmon resonance(SPR) sensor using a molecularly imprinted polymer(MIP) film as a recognition element for detection of 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) was developed.The TNT-imprinted polymer film was prepared by thermo initiated polymerization on the bare Au surface of an SPR sensor chip.Template TNT molecules were quickly removed with an organic solution of acetonitrile/acetic acid(9:1,v/v),causing a shift of 0.7° in SPR angle.The limit of detection for TNT was demonstrated to be as low as 1×10-8 mol/L.In the concentration range of 1×10-8-1×10-5 mol/L,the change of SPR angle was linear with the negative logarithm of TNT concentration,Selectivity studies showed that the SPR sensor had no response to TNT analogues 2,4,5-trinitrotoluene and 1,3,5-trinitrohexahydro-1,3,5-triazine at a concentration of 1×10-4 mol/L.The results suggest that the SPR sensor combined with a MIP film has the advantages of high sensitivity and selectivity,and long-term stability toward the analyte TNT.     

纳米金放大SPR技术检测前列腺癌肿瘤标志物free PSA

表面等离子体激元共振(surface plasmon resonance,SPR)是一种基于芯片表面折射率变化的光学检测技术,具有快速、灵敏、免标记等优点,可实时在线地跟踪固液界面反应,在蛋白及核酸等生物分子检测方面具有广阔的应用前景。但是,传统的SPR检测方法难以检测低分子量、超低浓度的生物分子。纳米金具有密度大、介电常数大、良好的生物相容性等特点,因此,基于纳米金放大的SPR技术既可以保持生物分子的生物活性,又可以有效突破传统SPR中检测限的限制。游离前列腺特异性抗原(free prostate-specific antigenf,-PSA)是一种常用于前列腺癌早期诊断的标志物,但由于其在血清中的浓度非常低,给前列腺癌的早期诊断造成困难。本论文利用基于纳米金放大的SPR技术,设计竞争型免疫模式实现了f-PSA的超灵敏检测。     

基于硼酸盐聚合物绑定的SPR葡萄糖测量方法

微创血糖检测技术通过测量人体组织液中葡萄糖浓度来预测人体血液中葡萄糖浓度,从而指导胰岛素的注入来控制和治疗糖尿病．由于透皮抽取得到的组织液体积微小且成分复杂,要求高测量精度和排除其他物质的干扰,提出一种基于硼酸盐聚合物绑定的表面等离子共振（surfaceplasmonresonance,SPR）葡萄糖浓度测量方法．表面等离子共振测量具有很高的测量精度,硼酸盐聚合物PAA．ran—PAAPBA对葡萄糖分子具有特异性吸附作用,而且性质稳定、制作简单．通过层层自组装技术将其绑定在SPR传感器金膜表面,可实现特异性检测并提高测量灵敏度．测量结果显示葡萄糖浓度在2—10mg／dL范围内二次曲线拟合度为0．90177,25～1000mg／dL范围内拟合度为0．99509,而且队A．ran．PAAPBA和葡萄糖分子的动态解离情况良好,满足连续血糖测量的需求,     

基于金属-介质-金属阵列的折射率传感(英文)

提出一种基于金属-介质-金属阵列结构折射率传感器.在可见光及近红外光区域内,由于表面等离子效应,入射波在特定频率时可以通过一个无缝的金,在80 nm厚的金膜上可以得到近100%的透射率.仿真结果表明传感器对周围液体的折射率变化也很敏感,这些发现可以得出一个新的、简化的替代方法,使传感器更加小型化.     

双圈同轴式光纤位移传感器的输出特性

为了利用双圈同轴式光纤位移传感器准确测得旋转机械中滑动轴承的润滑膜厚度,分析了反射面形状以及润滑油折射率对双圈同轴式光纤位移传感器输出特性的影响.利用几何光学分析方法,建立了反射面为球面时的光纤传感器输出函数的数学模型,分析了润滑油折射率对光纤入射角的影响.结果表明:当传播介质的折射率大于1时,光纤最大入射角减小;当反射面曲率半径减小时,传感器的灵敏度会降低;与光线在空气中传播相比,传播介质为润滑油时,随着传播介质折射率的增大,传感器的灵敏度降低.因此,在利用双圈同轴位移传感器进行滑动轴承的润滑膜厚度监测时,必须对传感器进行重新标定.     

基于分子印迹膜的表面等离子体共振传感器检测黄体酮

分别采用热聚合和光聚合的方法在金膜表面合成黄体酮分子印迹膜,并将其作为识别元件应用于表面等离子体共振传感器检测黄体酮. 通过对其进行洗脱及吸附研究发现:采用乙腈/乙酸混合液可以快速将黄体酮洗脱下来,洗脱前后共振角分别移动了1.15°和0.72°;该传感器实现对黄体酮的最低检测限均为10-14 g/mL;在10-14～10-6 g/mL的浓度范围内,共振角度的变化与黄体酮浓度的负对数成线性关系. 同时将具有黄体酮识别位点的分子印迹膜分别吸附浓度为10-4 g/mL的雌二醇,睾酮和睾酮丙酸酯溶液,结果显示均没有非特异性吸附作用. 以上结果表明,基于黄体酮分子印迹膜的表面等离子体共振传感器能够对黄体酮实现快速定量的专一性检测.      

修正偶应力理论层合薄板自由振动模型及尺度效应

通过引入各向异性的细观尺度复合材料层合板的本构方程,将各向同性修正偶应力理论推广到各向异性,基于虚功原理首次建立了复合材料层合板新修正偶应力理论的自由振动模型.该理论包含不同的两个材料细观参数,偶应力曲率应变不对称.但是,用于各向同性材料与原修正偶应力理论等价,为了便于工程应用,建立了只含一个细观材料参数的偶应力层合薄板理论弯曲和振动的简化模型.算例表明建立的偶应力层合薄板模型能用于分析层合板的自由振动尺度效应.