CN104549234A - 一种具有过氧化氢酶催化特性的CDs-Pt纳米材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种具有过氧化氢酶催化特性的CDs-Pt纳米材料，在以TMB为底物的醋酸缓冲溶液中CDs-Pt纳米材料显示了良好的类酶催化活性。本发明属于催化材料和模拟酶研究领域，所得的CDs-Pt纳米材料是贵金属铂来修饰碳量子点，具有合成步骤简单，材料尺度小，在反应体系中分散性好等特点，在双氧水检测、葡萄糖检测等实际应用中具有广阔的前景。
Description
技术领域
本发明提出一种具有过氧化氢酶催化特性CDs-Pt纳米材料，属于催化材料和模拟酶研究领域。
背景技术
当前，天然酶在医药、化工、食品处理以及工业领域都有重要的实际应用。作为生物催化剂，酶具有高效、作用条件温和、催化作用选择性高等显著的优点。然而大多数酶自身组成为蛋白质，因此易受外界环境(如温度、pH)的影响而变性失活，同时制备和纯化酶的工艺繁复，且成本高，这些因素都限制了其使用范围。为了克服天然酶的上述缺点，研究人员一直在寻找既具有相似的催化活动又能耐环境影响的物质，他们称为人工模拟酶.而具有天然酶类似物催化性质的催化剂不仅能克服天然酶的不足，而且还有更广泛的应用。
纳米催化剂有独特的尺寸、形貌、结构等物理及化学性质，因此也被模拟酶这个领域所关注。而量子点由于尺寸限域引起的尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应等独特的性质更是受到人们的广泛关注。近些年来，一系列过渡金属氧化物(纳米Co3O4，纳米Fe3O4，纳米CeO2)、石墨烯、贵金属及其复合物等催化剂已经被开发出来，并且在催化氧化及实际应用上都取得了很好的效果。复合材料特别是金属-非金属复合材料在催化等领域显示了较好的前景，然而碳点和金属复合材料用作模拟酶的研究却很少见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的复合纳米材料，并应用于过氧化氢酶反应，提高纳米材料在模拟酶领域中的应用价值。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
(1)CDs-Pt的制备方法：将1.1g抗环血酸溶解在25mL的超纯水中，搅拌30min，取25mL无水乙醇滴加入上述溶液，搅拌30min，转移到高压反应釜中，180℃下水热4h，反应结束后冷却至室温，得到深棕色溶液；用二氯甲烷萃取该溶液后，将得到的水相溶液透析两天，得到的黄色透明溶液即为碳点溶液；将一定量的氯铂酸和硼氢化钠依次加入50mL碳点溶液中，磁力搅拌48h，所得样品标记为CDs-Pt；
(2)过氧化酶反应：将合成的纳米催化剂加入含有底物的酸性缓冲液中，同时加入一定量的过氧化氢，充分振荡或搅拌，氧化底物；
(3)在过氧化氢催化氧化反应过程中，反应体系的pH在酸性范围内、反应温度在2-50℃下可达到较好的催化效果。
本发明的显著特点：
(1)CDs-Pt纳米材料利用贵金属铂来修饰碳量子点，大大提升了其催化性能，在过氧化氢酶的反应中有很好的催化效果。
(2)CDs-Pt纳米材料合成方法简单，合成过程无毒无污染。
(3)CDs-Pt纳米材料尺寸较小，在反应体系中分散性较好，有利于提高催化剂与底物的接触，因此在反应过程中加入较少量即可得到较好的催化效果。
附图说明
图1为实施例1所得产品的TEM照片；
图2为实施例1所得产品的紫外光谱图；
图3为实施例2中不同产品氧化TMB的结果图；
图4为实施例3中不同原料比得到的产品氧化TMB的结果图；
图5为实施例4中TMB氧化产物的吸光度随不同双氧水浓度的变化曲线；
图6为实施例5中TMB氧化产物的吸光度随不同催化剂剂量(A)和pH(B)的变化曲线。
具体实施方式
为了更具体的说明本发明的方法，下面给出本发明的实施例，但本发明的应用不限于此。
实施例1
将1.1g抗环血酸溶解在25mL的超纯水中，搅拌30min，取25mL无水乙醇滴加入上述溶液，搅拌30min，转移到高压反应釜中，180℃下水热4h，反应结束后冷却至室温，得到深棕色溶液。用二氯甲烷萃取改溶液后，将得到的水相溶液透析两天。最后，得到的黄色透明溶液即为碳点溶液。将一定量的氯铂酸和硼氢化钠依次加入50mL碳点溶液中，磁力搅拌48h，所得样品标记为CDs-Pt。同样的制备方法下，不加入碳点溶液得到的样品标记为Pt。
实施例2
在4mL含TMB初始浓度为0.25mM的pH＝4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液反应体系中，双氧水浓度为50mM，加入不同样品CDs(a)，Pt(b)及CDs-Pt(c)，充分震荡，在20℃下反应10min。紫外扫描结果如图3所示。
图3中表明CDs-Pt纳米材料的催化性能远远大于CDs和Pt。
实施例3
合成CDs-Pt过程中调控不同原料质量比(H2PtCl6/CDs)为(a)0:1,(b)1:1,(c)2:1,(d)4:1,(e)6:1。在1mL的pH为4的缓冲溶液中加入1mL 1mM的TMB溶液和双氧水溶液，双氧水浓度为50mM，添加相同剂量的不同原料比的催化剂，稀释到4mL，充分振荡摇匀，分别在20℃下反应10min。结果如图4所示。
图4中表明在H2PtCl6/CDs的质量比为2:1时，催化剂的催化活性最高。
实施例4
在1mL的pH为4的缓冲溶液中加入1mL 1mM的TMB溶液和催化剂，催化剂浓度为0.045mg/mL，加入不同浓度的双氧水溶液，浓度分别为10mM、25mM、50mM、175mM、100mM，反应体系总体积为4mL，充分振荡后在20℃下反应10min。结果如图5所示。
图5中表明在其他条件相同的情况下，在一定的范围内，双氧水浓度越高，催化效果越显著。
实施例5
在1mL的pH为4的缓冲溶液中加入2mL 1mM的TMB溶液，添加不同剂量的CDs-Pt纳米材料，浓度分别为0.01mg/mL、0.03mg/mL、0.045mg/mL、0.07mg/mL、0.09mg/mL，反应体系总体积为4mL，充分振荡后在20℃下反应10min。结果如图6(A)所示。
在4mL含TMB初始浓度为0.25mM的反应体系中，加入不同pH的缓冲溶液，pH分别为2、4、6、8，添加相同剂量的CDs-Pt纳米材料，充分震荡，在20℃下反应10min。紫外扫描结果如图6(B)所示。
图6中表明在相同的反应条件下催化剂最佳反应浓度在0.045mg/mL，在酸性条件下催化剂有更好的催化活性。
Claims (1)
1.一种具有过氧化氢酶催化特性CDs-Pt纳米材料，其特征是用贵金属Pt来修饰碳量子点(CDs)从而提高CDs的过氧化氢酶活性，具体步骤如下：
(1)CDs-Pt的制备方法：将1.1g抗环血酸溶解在25mL的超纯水中，搅拌30min，取25mL无水乙醇滴加入上述溶液，搅拌30min，转移到高压反应釜中，180℃下水热4h，反应结束后冷却至室温，得到深棕色溶液；用二氯甲烷萃取改溶液后，将得到的水相溶液透析两天，得到的黄色透明溶液即为碳点溶液；将一定量的氯铂酸和硼氢化钠依次加入50mL碳点溶液中，磁力搅拌48h，所得样品标记为CDs-Pt；
(2)过氧化酶反应：将合成的纳米催化剂加入含有底物的酸性缓冲液中，同时加入一定量的过氧化氢，充分振荡或搅拌，氧化底物。
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