双金属纳米酶的设计、制备及催化性能

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纳米酶是一种新型的可以替代生物酶对底物进行检测的物质,一般由金属纳米颗粒、合金纳米颗粒、金属-有机框架(MOF)或其复合材料构成。相比于生物酶,纳米酶具有稳定的结构与活性、制备过程简单和制备成本低等优势,应用前景广阔。本文制备了几种纳米酶并考察了它们的性能,具体研究内容如下:PtPd介孔纳米酶(PtPd MNs)的制备及其性能。以F127为模板,以抗坏血酸为还原剂,以氯铂酸、四氯钯酸钠和四氯铂酸钾为前驱体,利用水热法制备PtPd介孔纳米酶,并对其进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征;优化了反应的p H、温度、底物浓度和纳米酶浓度;研究了纳米酶的动力学、底物检测范围和热稳定性。结果表明,PtPd介孔纳米酶具有过氧化物酶的性质,可用于催化过氧化氢,使3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)变色,其作用于过氧化氢的米氏常数为2.26 m M,作用于TMB的米氏常数为0.104 m M;对过氧化氢溶液浓度的检测范围为0.005-2000μmol·L-1,对葡萄糖溶液浓度的检测范围为0-4000μmol·L-1。热稳定性实验表明,在较高温度下,PtPd介孔纳米酶的活性几乎保持不变。分子印迹纳米酶(TMB-MIP-PtPd MNs)的制备及其性能。为了提高纳米酶的催化活性和底物专一性,以TMB分子为模板,以丙烯酰胺、N-异丙烯酰胺和N,N’-亚甲基丙烯酰胺为凝胶原料,在PtPd介孔纳米酶表面形成丙烯酰胺凝胶薄膜,印迹TMB分子;然后将TMB分子洗去,获得与TMB分子相契合的口袋,得到分子印迹纳米酶(TMB-MIP-PtPd MNs)。进行了SEM、TEM、EDS和TEM Mapping表征,对比了PtPd MNs、凝胶PtPd介孔纳米酶(NIP-PtPd MNs)和TMB-MIP-PtPd MNs的催化性能,结果表明TMB-MIP-PtPd MNs比PtPd介孔纳米酶和凝胶PtPd介孔纳米酶活性提高近一倍,专一性和检测范围也均有大幅提高。集成纳米酶催化剂(GOx@PtCu)的制备及其性能。为了降低制备成本,将原PtPd介孔纳米酶中的Pd换成Cu,制备PtCu介孔纳米酶(PtCu MNs)。为了简化葡萄糖检测的反应步骤,将葡萄糖氧化酶负载到PtCu介孔纳米酶上,构建集成纳米酶催化剂,使葡萄糖分子能够在GOx@PtCu上完成级联反应,从而实现一步法检测葡萄糖。对PtCu MNs进行了SEM、TEM、EDS表征,探究了时间、温度、酶浓度以及载体浓度对制备GOx@PtCu的影响,并研究了其催化性能。结果表明,GOx@PtCu对葡萄糖溶液浓度的检测范围为400-800μmol·L-1
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