CN106191941A - 一种气固液三相界面的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气固液三相界面的制备方法及其应用，该方法包括下述步骤：(1)将氧化铝模板镀金并疏水化；(2)沉积金纳米颗粒到疏水化后的镀金氧化铝模板表面；(3)调节亲疏水性获得气固液三相界面。该方法利用气体在常温常压下，不需要溶解在溶液中就能直接参与反应这一特性，通过简单修饰沉积制得气固液三相界面，提高反应的速率和产率。同时，将葡萄糖氧化酶固定在本发明方法制备的气固液三相界面上后的催化能力明显提高。

Description

一种气固液三相界面的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及气固液界面，尤其涉及一种气固液三相界面的制备方法及其应用。
背景技术
在生物分析中，生物传感器需要微量的待测物才能高效快速得进行检测，而在气固液界面上的待测物蒸发后会浓缩为较小的区域，进而实现对酶蛋白、细胞、DNA以及其他生物组分恒量、准确、快速的检测。所以，构建一种气固液界面在生物分析检测中具有重要的意义。另一方面，在生物催化、工业合成等利用气体的反应中也经常涉及到气液界面的反应。但是，由于气体在溶液中的溶解度较低，为了提高气体的溶解度进一步加快反应速率和产率，很多的催化合成反应都需要高温高压。
随着绿色化学兴起而发展起来的气固液三相界面，并利用亲水试剂与疏水试剂调节界面的亲疏水性，可以提高界面对气体的亲和力，解决气体在溶液中溶解度低的问题，在常温常压下，气体不需要溶解在溶液中就能直接参与反应，从而提高反应的速率和产率。因此，气固液三相界面在生物催化、工业合成等领域，具有广阔的应用前景。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种通过简单修饰沉积即可制备气固液三相界面的方法，以及通过该方法制备的气固液三相界面在葡萄糖氧化酶催化合成中的应用。
技术方案：本发明所述的一种气固液三相界面的制备方法，包括下述步骤，
(1)将氧化铝模板镀金并疏水化；
(2)沉积金纳米颗粒到疏水化后的镀金氧化铝模板表面；
(3)调节亲疏水性获得气固液三相界面。
其中，所述的步骤(1)中氧化铝模板通过喷金仪进行镀金，喷金时间为100s-200s，喷金压力为0.1Pa-0.001Pa，喷金电流为5mA-15mA。
其中，所述的步骤(1)与(3)通过疏水试剂与亲水试剂调节亲疏水性，所述的疏水试剂的结构为Rn-SH，其中SH为巯基，R为疏水基团，n＝1-20；所述的亲水试剂的结构为SH-(R1)n1-(R2)n2，其中SH为巯基，R1为疏水基团，n1＝1-20，R2为亲水基团，n2＝1-20。
其中，所述的步骤(1)中镀金氧化铝模板通过反应池进行疏水化，所述的反应池内为加入200μL-1000μL浓度为0.5mM-2mM的十二烷基硫醇的乙醇溶液。
其中，所述的步骤(2)中金纳米颗粒通过电化学沉积的方法沉积到疏水化后的镀金氧化铝模板表面，具体包括下述步骤，
(1)将疏水化的镀金氧化铝模板放入三电极电化学体系的反应池内；
(2)向反应池内加入5ml-15ml浓度为0.1M、PH为7.4的PBS缓冲溶液；
(3)向反应池中再加入0.5ml-1ml浓度为2mg/mL的HAuCl4溶液；
(4)控制电压为-0.8V-0.6V，向反应池内通电1000s-1500s后获得覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板。
其中，所述的步骤(3)中覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板通过反应池调节亲疏水性，所述的反应池内为加入200μL-1000μL浓度为0.5mM-2mM的十二烷基硫醇或巯基十一烷酸的乙醇溶液。
本发明气固液三相界面的制备方法制得的气固液三相界面在工业酶催化合成中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明利用气体在常温常压下，不需要溶解在溶液中就能直接参与反应这一特性，通过简单修饰沉积制得气固液三相界面，提高反应的速率和产率。同时，将葡萄糖氧化酶固定在本发明方法制备的气固液三相界面上后的催化能力明显提高。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
本实施例使用的PBS缓冲溶液的浓度为10mM，pH为7.4；使用的GOD仪购自美国Sigma-alorich公司；HAuCl4氯金酸溶液购自国药集团；阳极氧化铝模板购自合肥普元纳米科技有限公司。
(1)金膜的制备与镀金氧化铝模板疏水化处理
将氧化铝模板放入喷金仪腔室内，设定喷金时间为100s，保持压力为0.04Pa，电流为15mA。将镀有金膜的氧化铝模板放入反应池中，反应池为加入1000μL浓度为2mM的十二烷基硫醇的乙醇溶液。
(2)将金纳米颗粒采用电化学沉积的方法沉积到疏水化后镀金氧化铝模板上
将疏水化后的镀金氧化铝模板放入三电极电化学体系的反应池，反应池内加入10ml浓度为0.1M，pH为7.4的PBS缓冲溶液，与1ml浓度为2mg/mL的HAuCl4溶液，采用循 环伏安法(CV)设定电压为0.6V，沉积时间为1000s。
(3)将覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板进行亲疏水化处理
将沉积有金纳米颗粒的疏水化后的镀金氧化铝模板放入反应池中，反应池内为加入1000μL浓度为2mM的十二烷基硫酸硫醇或巯基十一烷酸的乙醇溶液，置于转速100rmp的摇床过夜。
(4)将葡萄糖氧化酶固定在气固液界面上
将50μL浓度为5mg/mL的葡萄糖氧化酶滴涂在亲疏水化后的气固液界面，将制备的传感器放在干燥器中，置于4度冰箱中孵育4h。
实施例2：
本实施例使用的PBS缓冲溶液的浓度为10mM，pH为7.4；使用的GOD仪购自美国Sigma-alorich公司；HAuCl4氯金酸溶液购自国药集团；阳极氧化铝模板购自合肥普元纳米科技有限公司。
(1)金膜的制备与镀金氧化铝模板疏水化处理
将氧化铝模板放入喷金仪腔室内，设定喷金时间为150s，保持压力为0.06Pa，电流为12mA。将镀有金膜的氧化铝模板放入反应池中，反应池为加入800μL浓度为2mM的十二烷基硫醇的乙醇溶液。
(2)将金纳米颗粒采用电化学沉积的方法沉积到疏水化后镀金氧化铝模板上
将疏水化后的镀金氧化铝模板放入三电极电化学体系的反应池，反应池内加入12ml浓度为0.1M，pH为7.4的PBS缓冲溶液，与0.8ml浓度为2mg/mL的HAuCl4溶液，采用循环伏安法(CV)设定电压为0.1V，沉积时间为1200s。
(3)将覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板进行亲疏水化处理
将沉积有金纳米颗粒的疏水化后的镀金氧化铝模板放入反应池中，反应池内为加入800μL浓度为2mM的十二烷基硫酸硫醇或巯基十一烷酸的乙醇溶液，置于转速120rmp的摇床过夜。
(4)将葡萄糖氧化酶固定在气固液界面上
将60μL浓度为5mg/mL的葡萄糖氧化酶滴涂在亲疏水化后的气固液界面，将制备的传感器放在干燥器中，置于4度冰箱中孵育4h。

Claims (7)

1.一种气固液三相界面的制备方法，其特征在于：包括下述步骤，
(1)将氧化铝模板镀金并疏水化；
(2)沉积金纳米颗粒到疏水化后的镀金氧化铝模板表面；
(3)调节亲疏水性获得气固液三相界面。
2.根据权利要求1所述的气固液三相界面的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中氧化铝模板通过喷金仪进行镀金，喷金时间为100s-200s，喷金压力为0.1Pa-0.001Pa，喷金电流为5mA-15mA。
3.根据权利要求1所述的气固液三相界面的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)与(3)通过疏水试剂与亲水试剂调节亲疏水性，所述的疏水试剂的结构为Rn-SH，其中SH为巯基，R为疏水基团，n＝1-20；所述的亲水试剂的结构为SH-(R1)n1-(R2)n2，其中SH为巯基，R1为疏水基团，n1＝1-20，R2为亲水基团，n2＝1-20。
4.根据权利要求1或3所述的气固液三相界面的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中镀金氧化铝模板通过反应池进行疏水化，所述的反应池内为加入200μL-1000μL浓度为0.5mM-2mM的十二烷基硫醇的乙醇溶液。
5.根据权利要求1所述的气固液三相界面的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中金纳米颗粒通过电化学沉积的方法沉积到疏水化后的镀金氧化铝模板表面，具体包括下述步骤，
(1)将疏水化的镀金氧化铝模板放入三电极电化学体系的反应池内；
(2)向反应池内加入5ml-15ml浓度为0.1M、PH为7.4的PBS缓冲溶液；
(3)向反应池中再加入0.5ml-1ml浓度为2mg/mL的HAuCl4溶液；
(4)控制电压为-0.8V-0.6V，向反应池内通电1000s-1500s后获得覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板。
6.根据权利要求1或3所述的气固液三相界面的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中覆有金纳米颗粒的镀金氧化铝模板通过反应池调节亲疏水性，所述的反应池内为加入200μL-1000μL浓度为0.5mM-2mM的十二烷基硫醇或巯基十一烷酸的乙醇溶液。
7.利用权利要求1所述的气固液三相界面的制备方法制得的气固液三相界面在葡萄糖氧化酶催化合成中的应用。
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