几种纳米复合材料的制备及作为过氧化物酶模拟酶的比色传感应用
纳米材料因其特殊的力学、电学、光学、磁学及催化性能,在电子元件、生物医学、磁记录、传感器以及工业催化等领域显示了巨大应用潜力。人工模拟酶的出现,不仅解决了传统天然酶易变性、不耐酸碱、不耐高温、制备成本高和储存困难的缺陷,而且有着独特的优点:催化活性高、稳定性高和制备成本低。纳米技术的发展,使得诸如金属氧化物、硫化物、硒化物等无机纳米材料的过氧化物酶活性相继被发现。然而,进一步研究和发现具有类似天然酶催化活性、分散性好及稳定性高的新型纳米材料过氧化物酶及纳米复合材料过氧化物酶仍然是研究热点。于此,本文分别用高比表面积、吸附...
纳米材料因其特殊的力学、电学、光学、磁学及催化性能,在电子元件、生物医学、磁记录、传感器以及工业催化等领域显示了巨大应用潜力。人工模拟酶的出现,不仅解决了传统天然酶易变性、不耐酸碱、不耐高温、制备成本高和储存困难的缺陷,而且有着独特的优点:催化活性高、稳定性高和制备成本低。纳米技术的发展,使得诸如金属氧化物、硫化物、硒化物等无机纳米材料的过氧化物酶活性相继被发现。然而,进一步研究和发现具有类似天然酶催化活性、分散性好及稳定性高的新型纳米材料过氧化物酶及纳米复合材料过氧化物酶仍然是研究热点。于此,本文分别用高比表面积、吸附性能强、分散性好的蒙脱土作为载体合成了硫化铜-蒙脱土(CuS-MMT)纳米复合材料;用共轭大环的咔咯分子修饰四氧化三铁制备了咔咯-四氧化三铁(Corrole-Fe3 O4)纳米复合材料。同时,探究了两种未报道过的纳米复合材料的过氧化物酶活性及检测应用。
  本论文主要工作如下:
  (1)利用操作简单且条件温和的一步法制备了分散性好的CuS-MMT纳米复合材料,使用XRD、TEM、EDS等技术手段对CuS-MMT的物相结构、形貌、构成等进行了表征。选取3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)为显色底物论证了该复合材料相对于单一的CuS或MMT组分具有更优的过氧化物酶模拟酶活性,30秒就可以识别颜色变化。动力学实验发现,CuS-MMT模拟酶的催化反应符合Michaelis-Menten动力学,催化机理为乒乓机理。基于CuS-MMT的催化特性,搭建了一种用于检测H2O2的比色方法。该方法测得的响应线性范围为3×10-5-2×10-4 mol?L-1,检测限为2.47×10-5 mol?L-1。我们构建的这个比色传感器简单快捷、重现性、选择性好和灵敏度高,在制药、临床、工业领域有潜在应用。
  (2)采用两步法首次合成了Corrole-Fe3 O4磁性纳米复合材料,显色实验论证了其具有加强的过氧化物酶活性,5分钟内可以催化氧化TMB发生蓝色变化。用对苯二甲酸作荧光探针证明了催化反应机理为羟基自由基机理。条件最优化结果发现,Corrole-Fe3 O4磁性纳米复合材料的催化活性受反应体系的pH值、温度影响。稳态动力学实验表明Corrole-Fe3 O4对H2 O2及TMB显示出了很好的亲和力,符合米氏动力学。最后,将此纳米材料用于H2O2和葡萄糖的比色传感测定。
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作者: 张乐友
学科专业: 化学工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 山东科技大学
导师姓名: 刘青云 佘蕾
学位年度: 2017
语 种: chi
分类号: TB383 TB332
在线出版日期: 2018年5月30日