CN104596956A - 纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶检测过氧化氢的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米氧化镍（NiO）作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，纳米氧化镍作为类过氧化物模拟酶，具有类过氧化物酶的活性，其粒径不止限于4nm，还包含其他大小的纳米氧化镍颗粒。本发明首次发现纳米氧化镍具有过氧化物模拟酶功能，可用于检测过氧化氢的含量；本发明制备的纳米氧化镍作为催化剂相比于HRP，具有稳定性高，可重复使用，以及高效的过氧化物模拟酶催化活性；本发明发现在无过氧化氢存在下，纳米氧化镍同样可以催化显色剂，作为模拟酶使用；本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。

Description

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶检测过氧化氢的应用

技术领域                                                                        

本发明涉及一种纳米氧化镍（NiO）作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢的应用。本发明属于纳米生物化学检测领域。

背景技术

酶是高效的催化剂，然而天然酶具有易变性失活，价格昂贵，提纯困难，储藏和使用成本高等缺点，使得模拟酶的研究成为当务之急。

自2007年首次发现磁性四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄NPs)具备类过氧化物酶的催化活性后，即Fe₃O₄NPs能够催化H₂O₂与辣根过氧化物酶的底物3,3’,5.,5’-四甲基联苯胺(TMB)、重氮胺基苯(DAB)等反应,生成相同的反应产物,表现出与HRP相类似的催化作用。此后，各种具有类过氧化物模拟酶特性的纳米颗粒纷纷被合成表征，如多壁碳纳米管负载四氧化三铁纳米颗粒，石墨烯量子点功能化的金纳米粒子(GQDAuNPs)，纳米金属氧化物（中国发明专利：纳米氧化铜模拟酶及其作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢的方法，专利号：201010519693；一种CsxWO₃类过氧化物模拟酶的应用，专利号：201410220658）等等。相比于HRP，纳米金属氧化物作为催化剂具有稳定性高，可重复使用，以及高效的过氧化物模拟酶催化活性，可以有效的催化降解污水中的酚类污染物。

本发明提供了一种纳米氧化镍颗粒作为过氧化物模拟酶用于检测过氧化氢的方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种纳米氧化镍类过氧化物模拟酶用于检测过氧化氢的新方法。该纳米氧化镍可以催化过氧化氢产生强氧化性的羟基自由基，高效催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐（TMB），2,2’-联氨-双(3-乙基苯并赛唑啉-6-磺酸)-二胺盐（ABTS）等产生显色反应。具有反应时间短，显色快，催化效果和适用性都高于天然过氧化物酶的优点。

一种纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于：纳米氧化镍作为类过氧化物模拟酶，具有类过氧化物酶的活性，其粒径不止限于4nm，还包含其他大小的纳米氧化镍颗粒。

可以检测H₂O₂的含量，检测限为10^-5。

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶可以与3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐（TMB），在过氧化氢的催化下发生显色反应，由无色变为蓝色。

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶可以与2,2’-联氨-双(3-乙基苯并赛唑啉-6-磺酸)-二胺盐（ABTS）在过氧化氢的催化下发生显色反应，由无色变为绿色。

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶，其缓冲溶液为乙酸钠缓冲溶液。

纳米氧化镍具有在无过氧化氢存在下，仍然可以催化酚类物质的能力，除是优良的过氧化物模拟酶外，还是废水处理的优良催化剂。

1、纳米氧化镍的合成

将金属硝酸盐溶液逐滴滴入碳酸钠（Na₂CO₃）溶液中（Na₂CO₃的量刚好使金属硝酸盐沉淀完全），50℃反应1h，去离子水洗涤至中性，干燥后，焙烧3h，即可得到纳米金属氧化物。

2、TMB作为显色剂，测定H₂O₂浓度

向溶液中加入一定浓度的氧化镍溶液和TMB溶液，然后加入不同量的H₂O₂，使得H₂O₂形成浓度梯度。最后加入乙酸钠缓冲溶液，使得待测溶液的终体积为200ml。使用酶标仪测定溶液随时间变化的吸光值，检测限可达10^-5mol/L。以此曲线为标准曲线，可以根据吸光值判断H₂O₂的浓度。

3、ABTS作为显色剂，测定H₂O₂浓度

向溶液中加入一定量的氧化镍溶液和ABTS溶液，然后加入不同量的H₂O₂，使得H₂O₂形成浓度梯度，加入乙酸钠缓冲溶液(pH=4.0)，使得待测溶液的终体积为200ml。使用酶标仪测定溶液的吸光值。以此曲线为标准曲线，可以根据吸光值判断H₂O₂的浓度。

    由上述技术方案可知，本发明所述的纳米氧化镍具有过氧化物酶的功能，可催化过氧化氢氧化过氧化物酶底物，是一种新型的过氧化物酶模拟酶。

本发明的优点在于：

（1）本发明首次发现纳米氧化镍具有过氧化物模拟酶功能，可用于检测过氧化氢的含量；

（2）本发明制备的纳米氧化镍作为催化剂相比于HRP，具有稳定性高，可重复使用，以及高效的过氧化物模拟酶催化活性。

（3）本发明发现在无过氧化氢存在下，纳米氧化镍同样可以催化显色剂，作为模拟酶使用；

（4）本发明中的制备方法工艺简单，可操作性强，能进一步满足生产和应用。附图说明

图1为本发明的纳米氧化镍的XRD表征图。

图2为实施例2以TMB为显色剂，纳米氧化镍检测过氧化氢图。

图3为实施例3以ABTS为显色剂，纳米氧化镍检测过氧化氢图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。

实施例1：

1、纳米氧化镍的合成：

将20mL 1mol/L的硝酸镍盐溶液逐滴滴入1mol/L 碳酸钠（Na₂CO₃）溶液中（Na₂CO₃的量刚好使硝酸镍沉淀完全），50℃反应1h，去离子水洗涤至中性，100℃干燥，300℃焙烧3h，即可得到纳米氧化镍颗粒，颗粒直径约4nm。

图1为本发明制得的纳米氧化镍的XRD图。

实施例2：

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢含量。

向溶液中加入50ml，1mg/ml的氧化镍溶液，20ml（5mg/ml）TMB溶液，然后加入不同量的H₂O₂，使得H₂O₂的终浓度为0，10^-9，5×10^-9，10^-8，5×10^-8，10^-7，5×10^-7，10^-6，5×10^-6，10^-5，5×10^-5，10^-4，5×10^-4，10^-3，5×10^-3，10^-2（mol/L）。加入乙酸钠缓冲溶液（pH=7.0），使得待测溶液的终体积为200ml。室温30min后，使用酶标仪测定溶液的吸光值。

图2为以TMB为显色剂，纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢含量。

实施例3

纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢含量。

向溶液中加入50ml，1mg/ml的氧化镍溶液，20ml（5mg/ml）ABTS溶液，然后加入不同量的H₂O₂，使得H₂O₂的终浓度为0，10^-9，5×10^-9，10^-8，5×10^-8，10^-7，5×10^-7，10^-6，5×10^-6，10^-5，5×10^-5，10^-4，5×10^-4，10^-3，5×10^-3，10^-2（mol/L）。加入乙酸钠缓冲溶液(pH=4.0)，使得待测溶液的终体积为200ml。室温30min后，使用酶标仪测定溶液吸光值。

图3为以ABTS为显色剂，纳米氧化镍在室温催化过氧化氢的催化活性图。

Claims (6)

1.一种纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于：纳米氧化镍作为类过氧化物模拟酶，具有类过氧化物酶的活性，其粒径不止限于4nm，还包含其他大小的纳米氧化镍颗粒。

2.根据权利要求1所述的纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于，可以检测H₂O₂的含量，检测限为10^-5。

3.根据权利要求1所述的纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于，纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶可以与3,3’,5,5’-四甲基联苯胺盐酸盐（TMB），在过氧化氢的催化下发生显色反应，由无色变为蓝色。

4.根据权利要求1所述的纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于，纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶可以与2,2’-联氨-双(3-乙基苯并赛唑啉-6-磺酸)-二胺盐（ABTS）在过氧化氢的催化下发生显色反应，由无色变为绿色。

5.根据权利要求1所述的纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于，纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶，其缓冲溶液为乙酸钠缓冲溶液。

6.根据权利要求1所述的纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的应用，其特征在于，纳米氧化镍具有在无过氧化氢存在下，仍然可以催化酚类物质的能力，除是优良的过氧化物模拟酶外，还是废水处理的优良催化剂。