掺杂和修饰的石墨烯对半胱氨酸吸附性能的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论计算了掺杂或修饰Al或Mn原子的石墨烯对半胱氨酸的吸附性能。计算结果表明,掺杂或修饰Al或Mn原子后,Graphene与半胱氨酸之间结合稳定,具有较大的结合能。其中掺杂或修饰Mn原子的体系的吸附能整体高于掺杂或修饰Al原子的体系。石墨烯上修饰或掺杂Al或Mn原子,增加了石墨烯基底与半胱氨酸之间的电荷转移,特别是修饰方式显著改变了费米能级附近的性质,同时改变了Graphene的电导性质。Al或Mn原子修饰或者掺杂的Graphene除了增加对半胱氨酸吸附能力外,也是一种潜在的检测半胱氨酸的传感器材料,进而在生物领域得到更广泛的应用,比如用来检测富含半胱氨酸的金属硫蛋白。

液态Ag薄膜在修饰的石墨烯表面的形态演变及其界面性质

利用分子动力学方法模拟了纳米尺度下液态Ag在表面修饰的石墨烯表面的界面现象.研究表明:Ag液滴在石墨烯表面发生反润湿现象,势函数参数、基体表面结构、Ag液膜厚度以及液膜形状对液膜的润湿性及形态变化均有显著影响,这些条件的改变都将会影响液滴的反润湿性,使液滴的脱离时间和脱离速度发生改变.此外,通过设置双液膜体系,研究了两液膜的桥接、断裂或融合、脱离过程.该研究对深入认识超疏水表面以及如何控制液滴的收缩和融合具有重要意义.

CH_4,CO_2和H_2O在非金属原子修饰石墨烯表面的吸附

煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料,如煤、石油和天然气的非常规气体.作为可得的清洁能源,它的利用被认为是节能和经济的选择.在本工作中,非金属原子X(X=H,O,N,S,P,Si,F,Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模型.通过密度泛函理论系统地研究了煤层气组分Y(Y=CH4,CO2,H2O)在非金属原子修饰石墨烯上的吸附作用.结果表明Y在非金属原子修饰石墨烯上的吸附均为物理吸附.态密度和差分电荷密度共同表明了这种弱的相互作用.其中,H和Cl对CH4的作用较大;N、O、F、Cl对CO2的作用较强;N,Cl对H2O的影响不容忽视.总的来说,吸附能大小依次为:H2O>CO2>CH4.因此,在CH4富集的煤层里注入H2O或CO2可以与CH4形成竞争吸附,进而提高煤层气采收率.本工作提供了在分子水平下煤层气与非金属原子修饰石墨烯之间的相互作用的详情,并为煤层瓦斯的开采与分离提供了有用的信息.

金属原子修饰石墨烯体系催化性能的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单个CO和O2气体分子在金属原子修饰石墨烯表面的吸附和反应过程.结果表明:空位缺陷结构的石墨烯能够提高金属原子的稳定性,金属原子掺杂的石墨烯体系能够调控气体分子的吸附特性.通入混合的CO和O2作为反应气体,石墨烯表面容易被吸附性更强的O2分子占据,进而防止催化剂的CO中毒.此外,对比分析两种催化机理(Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal)对CO氧化反应的影响.与其它金属原子相比,Al原子掺杂的石墨烯体系具有极低的反应势垒(<0.4 e V),更有助于CO氧化反应的迅速进行.

荧光成像与药物控释双功能表阿霉素载药胶束的制备与体外评价

目的制备荧光成像与药物控释双功能表阿霉素载药胶束(fluorescence imaging and drug controlled-release bifunctional epirubicin drug-loaded micelles,EPI-FIDCR)。研究EPI-FIDCR胶束的体外释放行为;初步评价EPI-FIDCR胶束在Hela细胞中的摄取及细胞毒性。方法采用薄膜分散法制备EPI-FIDCR胶束;以不同pH磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline,PBS)作为释放介质,评价EPI-FIDCR胶束的体外释放行为;通过MTT(3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide,thiazolyl blue tetrazolium bromide,MTT)法评价盐酸表阿霉素(epirubicin hydrochloride,EPI)、EPI-FIDCR胶束、聚乙二醇一聚乳酸嵌段共聚物(polyethylene glycol-polylactic acid block copolymers,PEG-PDLLA)及聚乙二醇修饰的石墨烯量子点(polyethylene glycol-modified graphene quantum dots,GQDs-PEG)的细胞毒性及测定IC_(50)值;用荧光显微镜对EPI-FIDCR胶束在Hela细胞内的荧光成像进行研究。结果制备的EPI-FIDCR胶束平均粒径为(19.59±1.21)nm,Zeta电位为(-22.87±0.85)mV,包封率为(74.02±0.55)%,载药质量分数为(3.78±0.28)%,EPI-FIDCR胶束表现出缓释行为,通过计算分别得出EPI的IC_(50)值为(5.54±0.06) mg·L^(-1),EPI-FIDCR胶束的IC_(50)值为(7.03±0.03) mg·L^(-1)。EPI-FIDCR胶束能够进入细胞,发挥荧光成像作用。结论成功制备了荧光成像与药物控释双功能表阿霉素载药胶束,具有较好应用前景。