CN111686734B - 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 - Google Patents
一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111686734B CN111686734B CN202010504846.4A CN202010504846A CN111686734B CN 111686734 B CN111686734 B CN 111686734B CN 202010504846 A CN202010504846 A CN 202010504846A CN 111686734 B CN111686734 B CN 111686734B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous nickel
- solution
- magnetic porous
- magnetic
- nickel
- 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.)
- Active
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 140
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 77
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 35
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- REYCOIIGAYHGJX-UHFFFAOYSA-L [Ni](OC#N)OC#N.[K] Chemical compound [Ni](OC#N)OC#N.[K] REYCOIIGAYHGJX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 10
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 6
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- ZTOJFFHGPLIVKC-YAFCTCPESA-N (2e)-3-ethyl-2-[(z)-(3-ethyl-6-sulfo-1,3-benzothiazol-2-ylidene)hydrazinylidene]-1,3-benzothiazole-6-sulfonic acid Chemical compound S\1C2=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C2N(CC)C/1=N/N=C1/SC2=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C2N1CC ZTOJFFHGPLIVKC-YAFCTCPESA-N 0.000 description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 11
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- 239000003593 chromogenic compound Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 5
- ZTOJFFHGPLIVKC-CLFAGFIQSA-N abts Chemical compound S/1C2=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C2N(CC)C\1=N\N=C1/SC2=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C2N1CC ZTOJFFHGPLIVKC-CLFAGFIQSA-N 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N azane;pyridine Chemical compound N.C1=CC=NC=C1 DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229940097362 cyclodextrins Drugs 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/054—Nanosized particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/054—Nanosized particles
- B22F1/0551—Flake form nanoparticles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/068—Flake-like particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/30—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with decomposition of metal compounds, e.g. by pyrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用，涉及无机模拟酶制备技术领域，包括以下步骤：将NiCl2·6H2O和柠檬酸钠溶于去离子水，得A溶液；将镍氰酸钾溶于去离子水，得B溶液；将A溶液和B溶液混合，搅拌，静置反应，再经离心、洗涤、干燥，得普鲁士蓝同系物前驱体；将前驱体在惰性氛围中高温煅烧，即得。本发明采用两步法制备了一种由介孔石墨碳有序框架和均匀分散的镍纳米颗粒组成的磁性多孔镍纳米片，其具有优良的强磁性和过氧化物模拟酶活性，可实现对过氧化氢的检测，及磁分离和循环使用，降低模拟酶使用成本和对环境污染的风险，且制备工艺简单、原料易得且对生物和环境毒性低，可适用于工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及无机模拟酶制备技术领域，尤其涉及一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用。
背景技术
作为一种有效的生物催化介质，天然酶在自然界和人类的进化中发挥了重要作用。天然酶具有高催化活性，对底物的结合具有很强的特异性，并且具有相对温和的条件，例如催化反应所需的pH、温度和压力，这也导致其催化活性对环境条件的变化非常敏感，易于变性和消化，并降低其稳定性。这些固有的缺陷极大地限制了天然酶的实际应用潜力。多年来，许多科学家一直致力于解决上述问题，其中一种方法是使用具有类似于天然酶底物选择性和高催化活性的人工酶类似物，以构建更稳定和更容易获得的生物模拟酶系统。在早期研究中，研究人员通常使用化学全合成或半合成方法来制备人造酶，这些人工酶包括贵金属及其合金、环糊精、金属有机骨架、聚合物和超分子化合物等。随着近年来纳米技术的发展，一些新的纳米材料已显示出令人惊讶的酶催化活性。这些基于纳米材料的人工酶(纳米酶)由于其独特的特性而受到越来越多的关注，并被认为是未来天然酶的一种有吸引力的替代物。
然而尽管纳米材料模拟酶通常显示出比天然酶更好的催化性能，但是它们仍具有一些缺点，例如在中性条件下的催化活性差，并且尽管它们具有高的热稳定性，但它们仍不能进行高温催化反应。科学家们基于纳米酶的结构和组成，通过控制尺寸和形态、进行表面调控以及纳米材料组合应用等策略提出了许多方法来解决这些缺点并提高纳米酶的性能。此外如何控制和防止纳米材料模拟酶的二次污染以降低环境风险也越来越受到重视。因此，从纳米材料合成方法的创新角度出发，优化模拟酶的性能并降低其环境风险，对于提高纳米材料模拟酶在化工、食品加工、医学和环境科学中的实用价值具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中纳米模拟酶材料在实际应用中存在的催化效率低、以及关于其毒性和环境影响的研究尚不深入等问题，本发明提出了一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用，制备的磁性多孔镍纳米片具有优良的强磁性和过氧化物模拟酶活性，可实现对过氧化氢的检测，及磁分离和循环使用，降低模拟酶使用成本和对环境污染的风险。
本发明提出的一种磁性多孔镍纳米片的制备方法，包括以下步骤：
S1、湿法制备前驱体：将NiCl2·6H2O和柠檬酸钠溶于去离子水，得A溶液；将镍氰酸钾溶于去离子水，得B溶液；将A溶液和B溶液混合，搅拌，静置反应，再经离心、洗涤、干燥，得普鲁士蓝同系物Ni-Ni PBA前驱体；
S2、高温煅烧：将前驱体在惰性氛围中高温煅烧，得黑色磁性多孔镍纳米片粉末。
优选地，S1中，NiCl2·6H2O、柠檬酸钠、镍氰酸钾的重量比为1：0.8-1.2：1。
优选地，S1中，将A溶液和B溶液混合，磁力搅拌3-5min。
优选地，S1中，静置反应10-12h。
优选地，S1中，采用管式炉进行高温煅烧，煅烧温度为650-750℃，保温时间为3-5h。
优选地，管式炉的升温速率为5-10℃/min。
优选地，所述惰性氛围为氩气、氮气中的一种或两者任意比例的混合气。
本发明还提出了一种采用上述方法制备的磁性多孔镍纳米片。
本发明还提出了一种采用上述方法制备的磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用。
有益效果：本发明采用两步法制备了一种磁性多孔镍纳米片，首先通过湿法制备含镍的普鲁士蓝同系物Ni-Ni PBA作为前驱体，然后将前驱体在惰性气氛下高温煅烧，通过高温原位转化得到一种由介孔石墨碳有序框架和均匀分散的镍纳米颗粒组成的磁性多孔镍纳米片。本发明制备的磁性多孔镍纳米片具有优良的过氧化物模拟酶活性，可以实现对过氧化氢的快速检测，检测限底、线性检测范围宽。另外，制得的磁性多孔镍纳米片结构稳定、颗粒均匀，同时借助多孔磁性镍纳米片自身的强铁磁性特点，可进行磁分离和循环使用，从而有效降低使用成本和对环境污染的风险。本发明制备工艺简单、原料简单易得且对生物和环境毒性低，可适用于工业化大规模生产，且制得的产品具有可磁分离和循环使用的特性，再生循环使用中依然保持极高的酶活力，在生物医学、环境保护和工业催化领域具有广阔应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的实物样品照片；
图2为本发明实施例1制备的普鲁士蓝同系物Ni-Ni PBA前驱体的SEM图片；
图3为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的SEM图；
图4为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的N元素的XPS能谱图；
图5为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的XRD图谱；
图6为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的Raman图谱；
图7为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片的磁分离实物图片；
图8为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片在H2O2存在条件下催化显色底物ABTS反应的图片；其中，(A)：磁性多孔镍纳米片+H2O2+ABTS，(B)：磁性多孔镍纳米片溶液中不含固体的上清液+H2O2+ABTS，(C)：磁性多孔镍纳米片+ABTS，(D)：H2O2+ABTS；
图9为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片在H2O2存在条件下催化显色底物ABTS反应产物的紫外-可见吸光谱图；
图10为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的标准曲线图；
图11为本发明实施例1制备的磁性多孔镍纳米片在H2O2存在条件下催化显色底物ABTS反应后的磁回收再生循环性能测试。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
向体积为20mL的去离子水中添加95mgNiCl2·6H2O和88mg柠檬酸钠，标记为A溶液。再将95mg镍氰酸钾加入至体积为20mL的去离子水中，标记为B溶液。将A溶液和B溶液缓慢均匀地混合，磁力搅拌3分钟后将混合溶液室温条件下静置反应12小时，通过离心收集产物，用去离子水和无水乙醇漂洗3次，70℃真空过夜干燥备用。
高温煅烧法制备磁性多孔镍纳米片，其制备方法如下：将上述前驱体粉末转移至刚玉磁舟内并置于高温管式炉里，通入惰性气体将管内空气排尽，以10℃每分钟的升温速率升至700℃，在惰性气氛中保温3小时后自然冷却至室温，得到外观为黑色的磁性多孔镍纳米片粉末。
实施例2
向体积为40mL的去离子水中添加190mg NiCl2·6H2O和152mg柠檬酸钠，标记为A溶液。再将190mg镍氰酸钾加入至体积为40mL的去离子水中，标记为B溶液。将A溶液和B溶液缓慢均匀地混合，磁力搅拌3.5分钟后将混合溶液室温条件下静置反应11小时，通过离心收集产物，用去离子水和无水乙醇漂洗3次，70℃真空过夜干燥备用。
高温法制备磁性多孔镍纳米片粉末，其制备方法如下：将上述前驱体粉末转移至刚玉磁舟内并置于高温管式炉里，通入惰性气体将管内空气排尽，以8℃每分钟的升温速率升至660℃，在惰性气氛中保温4小时后自然冷却至室温，得到外观为黑色的磁性多孔镍纳米片粉末。
实施例3
向体积为60mL的去离子水中添加285mg NiCl2·6H2O和264mg柠檬酸钠，标记为A溶液。再将285mg镍氰酸钾加入至体积为60mL的去离子水中，标记为B溶液。将A溶液和B溶液缓慢均匀地混合，磁力搅拌4分钟后将混合溶液室温条件下静置反应10小时，通过离心收集产物，用去离子水和无水乙醇漂洗3次，70℃真空过夜干燥备用。
高温法制备磁性多孔镍纳米片粉末，其制备方法如下：将上述前驱体粉末转移至刚玉磁舟内并置于高温管式炉里，通入惰性气体将管内空气排尽，以5℃每分钟的升温速率升至720℃，在惰性气氛中保温3.5小时后自然冷却至室温，得到外观为黑色的磁性多孔镍纳米片粉末。
实施例4
向体积为80mL的去离子水中添加380mgNiCl2·6H2O和380mg柠檬酸钠，标记为A溶液。再将380mg镍氰酸钾加入至体积为80mL的去离子水中，标记为B溶液。将A溶液和B溶液缓慢均匀地混合，磁力搅拌4.5分钟后将混合溶液室温条件下静置反应12小时，通过离心收集产物，用去离子水和无水乙醇漂洗3次，70℃真空过夜干燥备用。
高温法制备磁性多孔镍纳米片粉末，其制备方法如下：将上述前驱体粉末转移至刚玉磁舟内并置于高温管式炉里，通入惰性气体将管内空气排尽，以7℃每分钟的升温速率升至750℃，在惰性气氛中保温3小时后自然冷却至室温，得到外观为黑色的磁性多孔镍纳米片粉末.
实施例5
向体积为10mL的去离子水中添加47.5mg NiCl2·6H2O和57mg柠檬酸钠，标记为A溶液。再将47.5mg镍氰酸钾加入至体积为10mL的去离子水中，标记为B溶液。将A溶液和B溶液缓慢均匀地混合，磁力搅拌5分钟后将混合溶液室温条件下静置反应12小时，通过离心收集产物，用去离子水和无水乙醇漂洗3次，70℃真空过夜干燥备用。
高温法制备磁性多孔镍纳米片粉末，其制备方法如下：将上述前驱体粉末转移至刚玉磁舟内并置于高温管式炉里，通入惰性气体将管内空气排尽，以10℃每分钟的升温速率升至650℃，在惰性气氛中保温5小时后自然冷却至室温，得到外观为黑色的磁性多孔镍纳米片粉末。
对本发明实施例中制得的磁性多孔镍纳米片进行物理表征及性能检测，其中，实施例1的表征及性能检测见图1-10。
图1为本发明实施例1制得食物样品图片，可见实物为黑色粉末。图2为制备的前驱体的SEM图片，从图2可以看出，该Ni-Ni PBA前驱体的表面是致密的。图3为制备的磁性多孔镍纳米片的SEM图，从图3可以看出，煅烧后获得的磁性多孔碳包覆镍纳米片表面是多孔的，是由大量纳米颗粒组装而成的。图4为制备的磁性多孔镍纳米片的N元素的XPS能谱图，证实了材料中富含Ni、C和N元素，且N的种类分2种，一种是结合能在397.5eV的吡啶氮，还有一种是结合能在400.5eV左右的氮氧化物，其他杂质元素信号来自于实验中测试铜网基底。图5为制备的磁性多孔镍纳米片的XRD图谱，可以看出，该物质里面含有石墨相的碳，以及金属Ni颗粒，与数据库中的标准卡片数值一致。
图6为制备的磁性多孔镍纳米片的Raman图谱，可以看出，波数在1350cm-1处的峰为无序碳峰(即D-band)，1600cm-1处的峰为石墨碳峰(即G-band)，后者的峰明显强于前者，说明材料中的碳石墨化程度很高，这是由热解过程中前驱体里面的碳氮有机质转化而来。图7为制备的磁性多孔镍纳米片的磁分离实物图片，说明了样品可以通过外加磁场进行磁回收，提高了材料的重复利用率。图8为制备的磁性多孔镍纳米片在H2O2存在条件下催化显色底物2,2'-连氮基-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)反应的性能测试。已知的，磁性多孔镍纳米片可以催化ABTS产生蓝绿色反应，因为ABTS发生显色反应必须要结合H2O2分解产生的羟基自由基(·OH)。将制备的磁性多孔镍纳米片分散于水中，然后加入到H2O2和ABTS的混合液中，可见图(A)中呈现蓝绿色，说明制备的磁性多孔镍纳米片(Ni Nanoplates)材料具有过氧化物模拟酶活性，可以有效促进催化H2O2的分解；而将制备的磁性多孔镍纳米片分散于水中后经离心得到的上清液加入到H2O2和ABTS的混合液中，结果如图(B)所示，并不呈现蓝绿色，同样的，图(C)、(D)中溶液颜色也均未呈现蓝绿色，则说明当没有磁性多孔镍纳米片或H2O2存在时，ABTS不发生显色反应，使用磁性多孔镍纳米片溶液的上清液同样无法催化ABTS产生蓝绿色反应。上述显色反应前后溶液的颜色变化可根据图9紫外-可见吸光谱图进行定量考察。图10为制备的磁性多孔镍纳米片作为过氧化物模拟酶测定过氧化氢浓度的标准曲线图；ABTS产生蓝绿色反应后其UV-Vis吸光谱中峰值与H2O2浓度呈正比，因此可以用来测量H2O2浓度，其线性检测范围为5.0μM至100μM，检测限最低至0.5μM，说明利用磁性多孔镍纳米片材料的过氧化物模拟酶特性可以高效率地实现对H2O2的低浓度检测并拥有广阔的线性范围，适合于分析化学中的定量和定性检测。图11为制备的磁性多孔镍纳米片在H2O2存在条件下催化显色底物ABTS反应后的磁回收再生循环性能测试，从图中可以看出，该模拟酶材料在磁回收再生循环10次之后，活性依然高于第一次使用时的95％，展现出了优异的性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用，其特征在于，所述磁性多孔镍纳米片由介孔石墨碳有序框架和均匀分散的镍纳米颗粒组成；其制备方法，包括以下步骤：
S1、湿法制备前驱体：将 NiCl2·6H2O 和柠檬酸钠溶于去离子水，得 A 溶液；将镍氰酸钾溶于去离子水，得 B 溶液；将 A 溶液和 B 溶液混合，搅拌，静置反应，再经离心、洗涤、干燥，得普鲁士蓝同系物 Ni-Ni PBA 前驱体；
S2、高温煅烧：将前驱体在惰性氛围中高温煅烧，得黑色磁性多孔镍纳米片粉末；采用管式炉进行高温煅烧，煅烧温度为650-750℃，保温时间为3-5h；所述惰性氛围为氩气、氮气中的一种或两者任意比例的混合气。
2.根据权利要求1所述的磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用，其特征在于，S1中，NiCl2·6H2O、柠檬酸钠、镍氰酸钾的重量比为 1:0.8-1.2:1。
3.根据权利要求1或2所述的磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用，其特征在于，S1 中，将A溶液和B溶液混合，磁力搅拌3-5min。
4.根据权利要求1或2所述的磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用，其特征在于，S1 中，静置反应10-12h。
5.根据权利要求1所述的磁性多孔镍纳米片在过氧化物模拟酶催化中的应用，其特征在于，S2中，管式炉的升温速率为5-10℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010504846.4A CN111686734B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010504846.4A CN111686734B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111686734A CN111686734A (zh) | 2020-09-22 |
| CN111686734B true CN111686734B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=72479529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010504846.4A Active CN111686734B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111686734B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113145040A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-07-23 | 青岛科技大学 | 一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法 |
| CN115747870B (zh) * | 2022-11-28 | 2023-09-12 | 东莞理工学院 | 一种钴掺杂碳化镍催化剂的制备方法及其应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104596956A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶检测过氧化氢的应用 |
| CN105314688A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-02-10 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 一种氧化镍纳米片的制备方法及其应用 |
| CN107082438A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-22 | 武汉理工大学 | 普鲁士蓝纳米花结构材料及其制备和应用 |
| CN108455687A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-28 | 杭州电子科技大学 | 一种中空多孔立方体纳米硫化镍及其制备方法 |
| CN108736028A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-02 | 深圳大学 | 一种多孔氮掺杂碳负载钴纳米材料、制备方法及其应用 |
| CN109437338A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-08 | 福州大学 | 一种类锯齿型镍钴铁类普鲁士蓝烧结氧化物纳米材料的制备方法 |
| KR20200062740A (ko) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 한양대학교 산학협력단 | 프러시안 블루 아날로그를 사용한 리튬-전이금속 산화물 제조 방법, 리튬-전이금속 산화물, 및 리튬 이차 전지 |
-
2020
- 2020-06-05 CN CN202010504846.4A patent/CN111686734B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104596956A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-06 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米氧化镍作为过氧化物模拟酶检测过氧化氢的应用 |
| CN105314688A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-02-10 | 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 | 一种氧化镍纳米片的制备方法及其应用 |
| CN107082438A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-22 | 武汉理工大学 | 普鲁士蓝纳米花结构材料及其制备和应用 |
| CN108455687A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-08-28 | 杭州电子科技大学 | 一种中空多孔立方体纳米硫化镍及其制备方法 |
| CN108736028A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-02 | 深圳大学 | 一种多孔氮掺杂碳负载钴纳米材料、制备方法及其应用 |
| KR20200062740A (ko) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 한양대학교 산학협력단 | 프러시안 블루 아날로그를 사용한 리튬-전이금속 산화물 제조 방법, 리튬-전이금속 산화물, 및 리튬 이차 전지 |
| CN109437338A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-08 | 福州大学 | 一种类锯齿型镍钴铁类普鲁士蓝烧结氧化物纳米材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Cyanide bridged coordination polymer nanoflakes thermally derived Ni3C and fcc-Ni nanoparticles for electrocatalysts;Mohamed B. Zakaria et al.;《NJC》;20171026;第41卷;第14890-14897页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111686734A (zh) | 2020-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cao et al. | Rational design of hollow oxygen deficiency-enriched NiFe2O4@ N/rGO as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting | |
| CN109675599B (zh) | 一种氮掺杂碳包覆碳化钼及其制备方法和应用 | |
| CN109437156B (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管的制备方法 | |
| CN110048128A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管氧还原电催化剂及其制备方法 | |
| CN108636407B (zh) | 基于石墨烯负载铜纳米粒子的制备方法 | |
| CN111686734B (zh) | 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用 | |
| CN101456554A (zh) | 石墨化纳米碳的制备方法 | |
| CN108878903B (zh) | 一种负载Co2P纳米颗粒的氮掺杂中空碳棒氧还原电催化剂的宏量制备方法 | |
| CN108927185A (zh) | 一种杂原子掺杂碳纳米管负载磷化铁纳米粒子的氧还原催化剂及其制备方法 | |
| CN110643637B (zh) | Cu2O/RGO@SW无机/生物杂合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111282588A (zh) | 一种电解水析氢催化剂及其制备方法与应用 | |
| Song et al. | Facile preparation of Prussian blue/polypyrrole hybrid nanofibers as robust peroxidase mimics for colorimetric detection of L-cysteine | |
| CN111330565A (zh) | 一种碳负载纳米铋复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112028128A (zh) | 一种磁性多孔Fe3O4纳米立方体的制备方法及其应用 | |
| CN107715883A (zh) | 一种Ni3FeN＠石墨烯/海藻气凝胶电催化剂的制备方法 | |
| CN111686766B (zh) | 一种金属-氟掺杂碳复合材料及其制备方法和在电催化固氮中的应用 | |
| CN107138171A (zh) | 一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼‑碳催化剂的制备方法 | |
| CN112916027A (zh) | 一种酵母生物质制备磷化铁/碳复合材料的方法 | |
| CN109939740B (zh) | 一种负载金纳米粒子的二维纳米片的制备方法及应用 | |
| CN104046652A (zh) | 一种磁性石墨烯复合材料的生物合成方法 | |
| CN109616626B (zh) | 一种碳包覆四氧化三铁纳米晶的低温宏量制备方法 | |
| CN108620110B (zh) | 一种碳化钒/石墨烯纳米片复合材料、制备方法及其在水裂解产氢方面的应用 | |
| CN105540682A (zh) | 一种以尿素铁为铁源制备四氧化三铁负载氮掺杂石墨烯复合材料的方法 | |
| CN109244486A (zh) | 一种制备碳化铁/石墨烯复合体的方法 | |
| Yu et al. | Nanostring-cluster hierarchical structured Bi 2 O 3: synthesis, evolution and application in biosensing |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240513 Address after: Room 1102-A009, 11th Floor, Zhongxin Wang'an Building, northeast corner of the intersection of Chuangxin Avenue and Wangjiang West Road, High tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230088 Patentee after: Hefei Jiqian Quantum Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 215000 room 505-3, building 1, Suzhou nano City, No. 99, Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Suzhou machine digital core Micro Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |