CN111060501A - 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法 - Google Patents

一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111060501A
CN111060501A CN201911241706.6A CN201911241706A CN111060501A CN 111060501 A CN111060501 A CN 111060501A CN 201911241706 A CN201911241706 A CN 201911241706A CN 111060501 A CN111060501 A CN 111060501A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cerium
nano
peroxide catalyst
peroxide
nano cerium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911241706.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓伟
周浩
周雨锋
温广武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN201911241706.6A priority Critical patent/CN111060501A/zh
Publication of CN111060501A publication Critical patent/CN111060501A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/04—Metal peroxides or peroxyhydrates thereof; Metal superoxides; Metal ozonides; Peroxyhydrates thereof
    • C01B15/047—Metal peroxides or peroxyhydrates thereof; Metal superoxides; Metal ozonides; Peroxyhydrates thereof of heavy metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米过氧化铈催化剂，包括以四水硫酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠和双氧水为原料，室温下制备而成；所述纳米过氧化铈催化剂在一定pH条件下，可以催化氧化3,3',5,5'‑四甲基联苯胺（TMB），产生无色至蓝色的显色反应。本发明所述的纳米过氧化铈催化剂具有pH响应显色、制备工艺简单、周期短、合成成本低等优点，在生物、医学、检测等领域具有重要的应用前景。

Description

一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化TMB显色的方法
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种纳米过氧化铈催化剂催化TMB显色的方法。
背景技术
化学动力疗法是一种新兴的肿瘤治疗技术，该技术利用纳米粒子催化肿瘤细胞中的过氧化氢，生成具有高活性、高细胞毒性的羟基自由基（•OH）杀死肿瘤细胞，能够克服肿瘤低氧环境的耐药性。例如，纳米四氧化三铁、纳米氧化锰等常被用于化学动力疗法的催化剂。但是细胞内源性的过氧化氢会被细胞中的过氧化氢酶逐渐分解，导致浓度下降，不足以被纳米粒子催化产生足量的羟基自由基，限制了化学动力疗法的发展。
金属过氧化物是指含有过氧基团的化合物，在酸性条件下可以反应生成过氧化氢，例如过氧化钙、过氧化铜等。如果将金属过氧化物作为化学动力疗法的催化剂，在肿瘤组织酸性环境下，通过金属离子催化自身在酸性条件下生成的过氧化氢，产生羟基自由基杀死肿瘤细胞，可以克服细胞内源性过氧化氢浓度不足的问题，能够有效改善化学动力疗法。
然而现有技术中还未有关于过氧化铈作为催化剂，通过铈离子催化自身在酸性条件下生成的过氧化氢，产生羟基自由基的报道。
3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）可以被高活性的羟基自由基（•OH）氧化，产生无色至蓝色的显色反应。利用紫外分光光度计扫描652 nm处，可以检测蓝色的最大吸光度。吸光度的大小可以侧面说明纳米催化剂催化产生羟基自由基的效果。
本发明提供了一种纳米过氧化铈催化剂的制备方法，利用其催化TMB显色的方法，说明其催化产生羟基自由基的效果，对于金属过氧化物在生物、医学、检测等领域的应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种纳米过氧化铈催化剂，在一定pH值范围内，可以催化TMB显色，具有原料成本低，pH响应显色；涉及的制备方法简单、周期短、成本低，适合推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米过氧化铈催化剂，它以四水硫酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠和双氧水为原料，室温下制备所得。具体步骤包括：在搅拌作用下，将四水硫酸铈和聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，随后依次加入氢氧化钠和双氧水，反应30分钟后，得纳米过氧化铈。
上述方案中，所述的四水硫酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠和双氧水的摩尔比为1：9：3：0.98。
一种利用上述纳米过氧化铈催化剂催化TMB显色的方法，包括如下步骤：将纳米过氧化铈催化剂加入含TMB的一定pH值的溶液I中，室温下孵育5分钟后得溶液体系II，利用紫外分光光度计，观察所得溶液体系II的吸光度变化。
上述方案中，所述溶液I中，pH值的范围为5.4~7.4。
上述方案中，所述溶液体系II中，纳米过氧化铈催化剂的浓度为0.2 mg/mL，TMB的浓度为0.125 mg/mL。
本发明的原理为：
纳米过氧化铈催化剂在酸性环境中会分解为铈离子（Ⅳ）和过氧根基团，过氧根基团则会进一步与氢离子结合形成双氧水，如反应式(1)所示。随后铈离子（Ⅳ）可以催化双氧水生成具有高活性的羟基自由基（·OH），见反应式(2)。这种高活性的羟基自由基可以氧化TMB，产生无色至蓝色的显色反应。
反应方程式：
CeOx + H+ →Ce4+ + H2O2 (1)
H2O2 + Ce4+ →·OH (2)
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明所得纳米过氧化铈可表现出pH响应的催化活性，在一定pH条件下，可有效利用其催化氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB），产生无色至蓝色的显色反应。
（2）本发明利用上述纳米过氧化铈催化剂催化TMB显色的方法，不需要外界过氧化氢的介入，可有效克服传统纳米催化剂对过氧化氢的依赖。
（3）本发明涉及的制备工艺简单、周期短、成本低、反应条件温和，适合推广应用。
附图说明
图1为实施例1所得纳米过氧化铈催化剂的X射线衍射图。
图2为实施例1所得纳米过氧化铈催化剂的透射电镜图。
图3为实施例1所得纳米过氧化铈催化剂的元素分布图。
图4为二氧化铈、过氧化氢和实施例1所得纳米过氧化铈催化剂与高锰酸钾反应的紫外吸收光谱。
图5为实施例1所得纳米过氧化铈催化剂在不同pH条件下对TMB的催化结果图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以便本领域的技术人员能够实践和再现，应该说明得是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1
一种纳米过氧化铈催化剂，其制备方法包括如下步骤：
在搅拌作用下，将1.012 g四水硫酸铈和5 g聚乙烯吡咯烷酮溶于250 mL去离子水中，随后依次加入0.3 g氢氧化钠和5 mL 30%的双氧水，反应30分钟后，即得红褐色纳米过氧化铈催化剂。
将本实施例所得纳米过氧化铈催化剂用于催化TMB显色，具体步骤包括：将1.6 mg纳米过氧化铈加入8 mL含0.125 mg/mL TMB的不同pH值的磷酸盐缓冲液（pH分别为7.4、7.0、6.4、6.0、5.4）中，形成混合溶液I，室温下孵育5分钟后得溶液体系II，利用紫外分光光度计（扫描652 nm处），观察所得溶液体系II的吸光度变化。
图1为本实施例所得纳米过氧化铈催化剂的X射线衍射图，图中可以看出所得产物为过氧化铈。
图2为本实施例所得纳米过氧化铈催化剂的透射电镜图，图中可以看出所得产物呈纳米梭形结构，粒径大小为长80 nm宽30 nm~长200 nm宽50 nm。
图3为本实施例所得纳米过氧化铈催化剂的元素分布图，图中可以看出铈元素和氧元素均匀分布在纳米梭形结构中。
过氧根基团可以与高锰酸钾反应，使得高锰酸钾褪色。图4为二氧化铈、过氧化氢和本实施例所得纳米过氧化铈催化剂与高锰酸钾反应的紫外吸收光谱，图中可以看出只有过氧化氢和所得产物使得高锰酸钾褪色，二氧化铈则没有使得高锰酸钾褪色，说明所得产物存在过氧根基团。
图5为本实施例所得纳米过氧化铈催化剂在不同pH条件下对TMB的催化结果图，图中可以看出，当磷酸盐缓冲液pH值为7.4时，本实施例所得纳米过氧化铈不可以催化TMB显色；随着磷酸盐缓冲液pH值降低，本实施例所得纳米过氧化铈对TMB的催化效果越来越好，表现出一种pH响应的催化效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种纳米过氧化铈催化剂，其特征在于，它以四水硫酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠和双氧水为原料，室温下制备所得。
2.根据权利要求1所述的纳米过氧化铈催化剂，其特征在于，具体步骤包括：在搅拌作用下，将四水硫酸铈和聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，随后依次加入氢氧化钠和双氧水，反应30分钟后，得纳米过氧化铈。
3.根据权利要求2所述的纳米过氧化铈催化剂，其特征在于，所述的四水硫酸铈、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠和双氧水的摩尔比为1：9：3：0.98。
4.一种利用权利要求1~3任一项所述纳米过氧化铈催化剂催化TMB显色的方法，其特征在于，包括如下步骤：将纳米过氧化铈催化剂加入含TMB的一定pH值的溶液I中，室温下孵育5分钟后得溶液体系II，利用紫外分光光度计，观察所得溶液体系II的吸光度变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述溶液I中，pH值的范围为5.4~7.4。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述溶液体系II中，纳米过氧化铈催化剂的浓度为0.2 mg/mL，TMB的浓度为0.125 mg/mL。
CN201911241706.6A 2019-12-06 2019-12-06 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法 Pending CN111060501A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911241706.6A CN111060501A (zh) 2019-12-06 2019-12-06 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911241706.6A CN111060501A (zh) 2019-12-06 2019-12-06 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111060501A true CN111060501A (zh) 2020-04-24

Family

ID=70299878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911241706.6A Pending CN111060501A (zh) 2019-12-06 2019-12-06 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111060501A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579514A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 山东理工大学 一种硅酸锰模拟氧化酶催化氧化tmb的方法
CN111579515A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 山东理工大学 一种以纳米二氧化铈为模拟氧化酶氧化tmb的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1269327A (zh) * 1999-04-01 2000-10-11 张其春 制取纯氢氧化铈(ⅳ)的工艺方法
CN1635169A (zh) * 2003-12-30 2005-07-06 北京方正稀土科技研究所有限公司 氢氧化铈的制备方法
CN101633516A (zh) * 2008-07-23 2010-01-27 甘肃稀土新材料股份有限公司 一种高纯氢氧化铈的制备方法
CN104568934A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 纳米四氧化三钴作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢的应用
CN105731515A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 郑州航空工业管理学院 一种介孔花状CeO2、制备方法及其应用
CN108017081A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 清华大学 一种纳米氧化铈颗粒的制备方法
CN109211820A (zh) * 2018-11-28 2019-01-15 安徽师范大学 一种谷胱甘肽的检测方法
CN109520946A (zh) * 2018-11-22 2019-03-26 福建医科大学 基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子测定方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1269327A (zh) * 1999-04-01 2000-10-11 张其春 制取纯氢氧化铈(ⅳ)的工艺方法
CN1635169A (zh) * 2003-12-30 2005-07-06 北京方正稀土科技研究所有限公司 氢氧化铈的制备方法
CN101633516A (zh) * 2008-07-23 2010-01-27 甘肃稀土新材料股份有限公司 一种高纯氢氧化铈的制备方法
CN104568934A (zh) * 2015-01-05 2015-04-29 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 纳米四氧化三钴作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢的应用
CN105731515A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 郑州航空工业管理学院 一种介孔花状CeO2、制备方法及其应用
CN108017081A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 清华大学 一种纳米氧化铈颗粒的制备方法
CN109520946A (zh) * 2018-11-22 2019-03-26 福建医科大学 基于纳米金模拟过氧化物酶的亚铈离子测定方法
CN109211820A (zh) * 2018-11-28 2019-01-15 安徽师范大学 一种谷胱甘肽的检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. O. SAMSONI TODOROV ET AL.: "Photocatalytic Destruction of Phenol in Water in the Presence of Cerium Hydroperoxide", 《JOURNAL OF WATER CHEMISTRY AND TECHNOLOGY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579514A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 山东理工大学 一种硅酸锰模拟氧化酶催化氧化tmb的方法
CN111579515A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 山东理工大学 一种以纳米二氧化铈为模拟氧化酶氧化tmb的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. A Co, N co-doped hierarchically porous carbon hybrid as a highly efficient oxidase mimetic for glutathione detection
Wang et al. Almost 100% electron transfer regime over Fe− Co dual-atom catalyst toward pollutants removal: Regulation of peroxymonosulfate adsorption mode
Zhang et al. Preparation of Fenton reagent with H2O2 generated by solar light-illuminated nano-Cu2O/MWNTs composites
Gao et al. A review on mechanism, applications and influencing factors of carbon quantum dots based photocatalysis
CN109174154B (zh) 一种碳化氮的掺杂改性方法及降解废水中抗生素的应用
Zhang et al. The enhanced photocatalytic inactivation of marine microorganisms over ZnO supported Ag quantum dots by the synthesis of H2O2
CN111060501A (zh) 一种纳米过氧化铈催化剂及利用其催化tmb显色的方法
Rasheed et al. Synthesis and studies of ZnO doped with g-C3N4 nanocomposites for the degradation of tetracycline hydrochloride under the visible light irradiation
CN108187687B (zh) 一种光芬顿催化剂的制备方法
Wang et al. Atomization‐Induced High Intrinsic Activity of a Biocompatible MgAl‐LDH Supported Ru Single‐Atom Nanozyme for Efficient Radicals Scavenging
CN110882272B (zh) 一种基于Fe@BC结构的纳米酶杀菌材料及其制备方法和作为杀菌材料应用
Yu et al. Z-scheme heterojunction WO3/BiOBr supported-single Fe atom for ciprofloxacin degradation via visible-light photocatalysis
Chang et al. Emerging single-atom iron catalysts for advanced catalytic systems
CN113000053A (zh) 一种Au-Au/IrO2@Cu(PABA)级联反应器
Chen et al. Synthesis of halloysite nanotubes supported Bi-modified BaSnO3 photocatalysts for the enhanced degradation of methylene blue under visible light
CN103342402A (zh) 氮掺杂的氧缺位型TiO2催化剂降解亚甲基蓝的方法
Zhao et al. An ideal confined catalytic model via MOFs derived yolk-shell nanoreactors: The formation mechanism and catalytic performance for single-core and multi-core
Wang et al. A new insight on the role of CQDs in driving BiOBr into broader-spectrum-response: Dual function of up-conversion and photosensitization effect
GB2079170A (en) Catalysts for the photolytic production of hydrogen from water
CN111579515A (zh) 一种以纳米二氧化铈为模拟氧化酶氧化tmb的方法
CN108579738A (zh) 一种金纳米颗粒/二氧化钛纳米花复合材料及其制备方法与应用
CN112547050A (zh) 一种二氧化锰二氧化钛复合催化剂及其制备方法与应用
Liu et al. Spatially Axial Boron Coordinated Single‐Atom Nanozymes with Boosted Multi‐Enzymatic Performances for Periodontitis Treatment
CN112774683B (zh) 一种碳基包覆Ac-Fe/Co催化剂及微乳液制备方法和应用
CN111514873A (zh) 一种高熵氧化物/TiO2复合光触媒的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200424