双金属氢氧化物纳米材料的制备与应用研究
双金属氢氧化物(LDHs)，又称为阴离子粘土，由于其独特的亲水性、溶胀性和阴离子可交换性，已经成为一种新型的生物酶分子的固定材料和药物无机载体材料。类水滑石层由共边的MⅡ(OH)6和MⅢ(OH)6八面体构成，类似于水镁石的层状结构。阴离子粘土层板带正电荷，层间充填有平衡电荷的阴离子，层间通道中的阴离子是可交换的。本研究通过电化学法、水热法、和共沉淀法合成了ZnAl-LDH、NiAl-LDH薄膜与粉体，并用NiAl-LDH粉体修饰玻碳电极，提供了一种廉价、快速、简单的无酶电极制各方法。同时，对ZnAl-LDH作为药物载体进行了前期的毒理研究。具体研究工作集中在如下几个方面：
1、用比较简单廉价的电化学法和水热法在铝片和锌片表面制备出纳米水滑石薄膜，用共沉淀法制备出不同二价金属离子组分和相同组分二三价元素不同比例的水滑石纳米粉体。对所制备的纳米水滑石材料进行了形貌、微观结构、成分、热失重和分散性能表征。探讨了纳米水滑石可能的生长机制和对其形貌结构的影响因素。通过实验发现，Zn3Al1-LDH和Ni3Al1-LDH两种纳米粉体的分散性能良好。
2、用表面修饰了纳米水滑石的铝片尝试制各了电化学传感器，对所制各的传感器进行了测试，并对测试结果不理想的原因进行了分析。
3、在国际上首次用分散性很好的Ni3Al1-LDH纳米粉体与壳聚糖的混合溶液修饰玻碳电极制备出了无酶葡萄糖生物传感器，对制备的生物传感器进行了各种物理和电化学表征，分析了传感器在葡萄糖溶液中的工作机制，给出了传感器在葡萄糖溶液中的浓度校正曲线和人血清葡萄糖实际样品测试的相对误差，并分析了传感器各种可能的影响因素。
4、在传感器的优化中，提出利用等离子溅射贵金属的方法来修饰提高传感器的灵敏度，并在有酶和无酶两种传感器上进行了成功的尝试。这种方法的意义在于，当传感器中需要引入金属或合金颗粒时，我们可以通过更换溅射靶材、控制溅射压强和时间的方法获得各种粒径的尺寸均匀的金属或者合金纳米颗粒，解决了传感器在修饰Pt、Au等催化金属时容易引入新的有机或无机无效或有害成分的问题。
5、对分散性较好的Zn3Al1-LDH用作药物载体进行了前期的毒理研究，通过不同浓度的ZnAl-LDH对Hela细胞的氧化应激系统，DNA断裂，DNA和蛋白质交联，蛋白质羰基含量的影响所做的各种生化测试，显示这种纳米ZnAl-LDH对Hela细胞的氧化应激系统以及对DNA和蛋白质这些生物大分子都不会造成明显的破坏，因此它具有在医药领域应用的潜力。同时，通过Ni2Al1-LDH和Ni3Al1-LDH两种纳米水滑石的对比测试，分析了纳米水滑石材料的组分与尺寸对细胞生物安全毒性的影响，为下一步的活体测试奠定了基础。
不管是共沉淀法合成的Zn3Al1-LDH和Ni3Al1-LDH，还是等离子溅射获得的Pt纳米颗粒，所有的测试和应用均是在保持纳米材料分散性能的基础上进行的，这也正是本研究利用纳米材料独特性能的成功之处。
双金属氢氧化物;纳米材料;制备方法;传感器
华中师范大学
博士
凝聚态物理
黄新堂
2008
中文
TB383;TP212;TP204
107
2009-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）