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Synthese und Charakterisierung von Ceroxid-Nanopartikeln für biosensorische Anwendungen

  • Nanopartikel sind sensitive und gleichzeitig robuste Systeme, sie sind auf Grund ihrer groflen Oberfläche besonders reaktiv und besitzen Eigenschaften, die das Bulk-Material nicht aufweist. Gleichzeitig ist die Herstellung von Nanopartikeln selbst bei gleichen Parametern und Bedingungen eine Herausforderung, da sich die Parameter von Durchgang zu Durchgang ein bisschen unterscheiden können. Um dies zu verhindern soll, in dieser Arbeit eine kontinuierliche Synthese im Mikro-Jet Reaktor für Ceroxid-Nanopartikel entwickelt werden. Ziel war es, monodisperse Nanopartikel zu erhalten, die in Biosensoren Anwendung finden. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen zwei Fällungssynthesen mit den Zwischenschritten Cercarbonat und Cerhydroxid sowie eine Mikroemulsionssynthese zur Herstellung von Ceroxid-Nanopartikeln. Die Ceroxid-Nanopartikel werden anhand verschiedener Charakterisierungs- und Anwendungsmethoden verglichen, dabei werden die synthetisierten Nanopartikel hinsichtlich ihrer Größe, Stabilität, chemischen Zusammensetzung und katalytischen Fähigkeiten durch Elektronenmikroskopie, Röntgenbeugung, Raman- und Photoelektronen-Spektroskopie charakterisiert. Die Anwendung der Ceroxid-Nanopartikel erfolgte in biologischen Sensorsystemen. Die Sensorsysteme sind so konzipiert, dass sie Histamin und Glukose oder Wasserstoffperoxid, welches bei der Oxidation von Histamin und Glukose entsteht, nachweisen. Wasserstoffperoxid und Glukose werden in dieser Arbeit durch einen elektrochemischen Sensor und Histamin durch ein kolorimetrisches Sensorsystem nachgewiesen.
  • Nanoparticles are sensitive and robust systems; they are particularly reactive due to their large surface area and have properties that the bulk material does not have. At the same time, the production of nanoparticles is challenging, because even with the same parameters and conditions, the parameters can vary slightly from run to run. In order to avoid this, this work aims to develop a continuous synthesis in the microjet reactor for nanoceria. The aim is to obtain monodisperse nanoparticles that can be used in biosensors. This work focuses on two precipitation syntheses with the intermediate steps of cerium carbonate and cerium hydroxide, as well as a microemulsion synthesis for the production of nanoceria. The cerium oxide nanoparticles are compared using different characterisation and application methods. The synthesised nanoparticles will be characterised with respect to their size, stability, chemical composition and catalytic capabilities, by electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and photoelectron spectroscopy. The biosensor systems to evaluate the nanoceria are designed to detect histamine and glucose or hydrogen peroxide, which are resulting from the oxidation of histamine and glucose. Hydrogen peroxide and glucose are detected by an electrochemical sensor and histamine by a colorimetric sensor system.

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Metadaten
Author:Sarah Andreas
URN:urn:nbn:de:hbz:kob7-24668
Referee:Peter Quirmbach, Jan Werner
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of completion:2024/05/08
Date of publication:2024/05/10
Publishing institution:Universität Koblenz, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz, Fachbereich 3
Date of final exam:2024/05/03
Release Date:2024/05/10
Number of pages:116
Institutes:Fachbereich 3 / Institut für Integrierte Naturwissenschaften / Institut für Integrierte Naturwissenschaften, Abt. Chemie
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG