【摘 要】
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酶是一类生物催化剂,它们参与生物的新陈代谢和能量转换等多种催化过程,但是天然酶存在价格昂贵、不易储存和易变性等缺点。纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能,又有催化功能的模拟酶。纳米酶具有制备简单、酶活稳定和催化效率高等特点,在医学、化工、食品、农业和环境等领域有广泛的应用。纳米酶主要包括各类纳米材料,所以需要研究开发性能优秀的纳米材料,在众多纳米材料中稀土材料表现突出。鉴于此,本文着重研究了二氧化铈
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酶是一类生物催化剂,它们参与生物的新陈代谢和能量转换等多种催化过程,但是天然酶存在价格昂贵、不易储存和易变性等缺点。纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能,又有催化功能的模拟酶。纳米酶具有制备简单、酶活稳定和催化效率高等特点,在医学、化工、食品、农业和环境等领域有广泛的应用。纳米酶主要包括各类纳米材料,所以需要研究开发性能优秀的纳米材料,在众多纳米材料中稀土材料表现突出。鉴于此,本文着重研究了二氧化铈和氧化镨两种稀土材料的纳米酶性能,构建了一种氧化镨模拟酶传感体系,深入研究了传感体系的效果,具体研究内容如下:（1）采用水热法合成二氧化铈纳米立方体（CeO2 NC）,对其进行改性处理,得到掺杂10%的镨元素的二氧化铈纳米立方体（10%Pr-CeO2 NC）,对两种材料进行600℃煅烧处理得到CeO2 NC 600和10%Pr-CeO2 NC 600。对四种样品进行表征及酶活性实验,发现样品10%Pr-CeO2 NC 600表现出了高效的氧化酶活性,样品CeO2 NC 600在清除羟基自由基实验中表现较好。（2）采用水热法合成了具有单晶晶格的氧化镨纳米棒(Pr6O11 NR),对其进行纳米酶活性实验,发现其具备比10%Pr-CeO2 NC 600更高的氧化酶活性,通过动力学实验发现,Pr6O11 NR的米氏常数（Km）值为25.9μM,其Km值低于迄今为止报道的纳米二氧化铈和绝大多数具有氧化酶性质的纳米材料。利用草酸钠等捕捉剂探究了其氧化反应的机理,推测其反应机理是空穴中电子转移引起的氧化反应。（3）使用Pr6O11 NR在pH 4.0,5.0和8.5缓冲溶液里探究其对多巴胺聚合反应的影响,发现其在酸性条件下可以聚合多巴胺生成聚多巴胺,并且在碱性条件下可以增强多巴胺的聚合。构建Pr6O11 NR-TMB体系,使用该体系进行半胱氨酸的检测,其在半胱氨酸浓度0-10μM范围内呈线性关系（R2=0.99）,且检测限为2.3 n M,低于近年来报道的其他半胱氨酸传感方法。另外,使用Pr6O11 NR-TMB体系对氟离子进行检测,其在氟浓度0-100μM范围内趋近于线性关系（R2=0.99）,且检测限为0.29μM,该检测限比世界卫生组织推荐的饮用水指南（79μM）低272倍。Pr6O11 NR-TMB体系成功用于半胱氨酸和氟离子的检测,为Pr6O11 NR纳米材料的应用提供了更多的可能性。
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