一种纳米黑硒过氧化物模拟酶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有过氧化物酶模拟活性的纳米黑硒及其制备方法，属于纳米材料制备及应用领域，其制备方法是，以二氧化硒为原料，以浓硫酸为还原剂，在溶剂热条件下制备纳米级的黑色单质硒。该物质具有类似过氧化物酶的催化活性，可以催化过氧化物酶底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺与过氧化氢的显色反应。制备方法简单，反应产物容易分离提纯，所用反应仪器和试剂价格低廉，克服了天然酶难提纯、价格昂贵的缺点，可用于易导致酶变性的工作环境，并在水溶性导电聚合物的绿色合成领域中有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米黑硒过氧化物模拟酶及其制备方法，属纳米材料制备及其应用

技术介绍
随着人类环保意识及社会可持续发展理念的增强，酶催化工艺作为一种绿色的合成技术已成为目前化学工业领域中研究和应用的热点。作为工业生物技术的核心，酶催化技术被誉为工业可持续发展最有希望的技术。生物催化和生物转化技术，将是我国生物化工行业实现生产方式变更，产品结构调整与清洁高效制造的有力保证。近年来，随着绿色化学的兴起，酶催化作为绿色化学的一个重要组成部分，成为现代生物学和化学交叉领域里最活跃的研究领域之一，许多酶催化工艺已经用于手性药物、农药等精细化学品的生产中，并且有稳步上升，快速发展的趋势。以1973年通过聚乙炔掺杂而发现高导电性有机材料为起点，导电高分子作为新型功能材料日益受到了各方面的关注，尤其是本征型共扼导电聚合物，在化学电源、电磁屏蔽、抗静电、信息贮存及处理、电致变色材料、传感器、隐身材料等领域有着广阔的应用前景。在诸多的导电聚合物中，聚苯胺(简称PANI)、聚吡咯(简称PPy)和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(简称PEDOT)因其原料廉价易得、优异的电化学性能及化学稳定性，被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物，因而成为导电聚合物的研究热点。目前，商业化的导电聚合物一般是通过传统化学法或电化学的方法得到的，反应的第一步都是单体被氧化生成阳离子自由基。传统化学法的优点是产率较高，可以实现规模化生产，但必须使用有害环境的有机溶剂或使用强氧化剂才能完成第一步反应，同时这些强氧化剂会产生大量的副产物，例如用过硫酸钾做氧化剂，每获得1公斤的聚合物，就会产生1公斤的硫酸铵盐副产物，且反应后需繁琐的净化和分离过程。电化学法相对环保，但产率太低，难以实现规模化生产。此外，目前商业化的导电高分子几乎不溶不熔，很难成型加工。这些不足都是扩大导电聚合物应用的巨大障碍，而酶促聚合恰恰可以克服这些不足。酶是生物体中存在的一种高效催化剂，酶催化具有自己的独特之处。首先，酶催化具有高效性和很高的区域选择性及立体选择性，并且反应大多数可在水中进行，避免了污染环境的有机溶剂的使用；其次，酶催化剂反应条件温和，大量研究已经证实，酶可以在环境友好型氧化剂(例如分子氧或者H2O2)的协助下，催化苯胺、吡咯、噻吩等单体的聚合，制备导电聚合物，从而克服了传统化学法采用强氧化剂所存在的副产物多、分离提纯步骤繁琐的不足；第三，酶催化生成的导电高分子大都具有水溶性，这对于改善导电聚合物的可加工性能，拓展其应用范围是很有意义的。最早有关天然酶催化合成导电聚合物的报道见于1990年的Journal of Biotechnology杂志，作者采用胆红素氧化酶(bilirubin oxidase)催化了苯胺的聚合，制备了聚苯胺薄膜(J.Biotechnol.1990,14,3-4:301-309)。自此，酶促苯胺聚合的报道大量涌现出来，其中研究最广泛的酶是辣根过氧化物酶(HRP)(Macromolecules,2004,37,4130-4138)。之后，人们又陆续发现，从皇家棕榈树中提取出来的棕榈树过氧化物酶(Enzyme Microb.Technol.2003,33(5):661-667)、从白腐菌菌株中提取出的漆酶(J.Appl.Polym.Sci.2009,114:928-934)、从大豆中提取出的大豆过氧化物酶(Eur.Polym.J.2005,41:1129-1135)以及葡萄糖氧化酶(Polymer2009,50:1846-1851)也可以催化苯胺的聚合。遗憾的是，由于天然酶对热和pH极为敏感，因此具有稳定性差、易变性失活、贮存困难、价格昂贵等缺点，从而限制了酶催化工艺的规模开发和利用。有文献报道，辣根过氧化物酶HRP仅能在4.0～4.65的很窄的pH范围内催化水溶性导电聚苯胺的合成，pH高于4.65，只能制得不导电的聚苯胺，而pH低于4.0，HRP便失去催化活性(J.Am.Chem.Soc.,1999,121,71)。在这一研究背景下，一类可以模拟天然酶的催化活性的物质——模拟酶，逐渐被人们开发。模拟酶是人工合成的仿酶催化剂，它具有类似酶的催化功能，但结构比天然酶简单，化学性质稳定，还有高效、高选择性和价廉易得等优点。模拟酶的研究不仅对生物化学有重要意义，而且对绿色化学的开发和社会可持续发展都有着重要的研究价值。目前，国内外多个课题组都在积极地致力于模拟酶的研究，并开展了大量具有催化活性的酶模拟物的研究和开发。2007年之前，过氧化物模拟酶的研究主要聚焦于金属-有机配合物模拟酶，虽然这些人工模拟物的成本比天然酶有所下降，但是仍存在有机合成工艺复杂、提纯分离困难的局限性，特别是作为有机物，其热稳定性差、易失活的不足，与天然酶相比，并没有得到明显改善。纳米颗粒模拟酶是近几年内涌现出的一类新型模拟酶。2007年，中科院生物物理研究所阎锡蕴研究员首次发现氧化铁纳米颗粒具有类似过氧化物酶的催化活性，并提出了纳米颗粒模拟酶的概念(Nat.Nanotechnol.2007,2,577-583)。自此，纳米材料因其高的催化活性、独特的小尺寸效应与表面效应、不易失活、易保存等特点而逐渐成为模拟酶研究的热点。随后该领域的研究结果显示：处于纳米尺度的氧化石墨烯(Adv.Mater.2010,22,2206-2210)、硫化镉纳米粒子(Angew.Chem.Int.Edit.2008,47:5335-5339)、CoFe2O4磁性纳米颗粒(Chem.Commun.2011,47:10785-10787)、单壁碳纳米管(Chem.-Eur.J.2010,16:3617-3621)、FeS纳米片(Chem.-Eur.J.2009,15:4321-4326)、氧化铈纳米粒子(Chem.Commun.2010,46,2736-2738)、V2O5纳米线(Adv.Funct.Mater.2011,21:501-509)、铂纳米晶(Colloid.Surface,A 2011,373:6-10)、磷酸铈纳米粒子(Chem.Commun.2012,48:6839-6841)、磷酸铁微米颗粒(Chem.Commun.2012,48:7289-7291)等也都表现出了类似的酶活性。但是采用纳米材料模拟酶为催化剂，催化导电聚合物的合成，目前尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术针对天然酶易失活、难提纯、价格高等问题，提供了一种不易失活、易提纯、价格低廉的纳米黑硒过氧化物模拟酶及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米黑硒过氧化物模拟酶，其特征在于，该纳米黑硒过氧化物模拟酶具有类似过氧化物酶的模拟活性，能够催化过氧化物酶底物3,3',5,5'‑四甲基联苯胺与过氧化氢的显色反应，能够催化水溶性导电聚合物的绿色合成；其制备方法是，将二氧化硒溶解于浓硫酸中，加入溶剂，转移至高压釜中采用溶剂热法制备纳米黑硒过氧化物模拟酶。

【技术特征摘要】
1.一种纳米黑硒过氧化物模拟酶，其特征在于，该纳米黑硒过氧化物模拟酶具有类似过
氧化物酶的模拟活性，能够催化过氧化物酶底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺与过氧化氢的显色反
应，能够催化水溶性导电聚合物的绿色合成；
其制备方法是，将二氧化硒溶解于浓硫酸中，加入溶剂，转移至高压釜中采用溶剂热法制
备纳米黑硒过氧化物模拟酶。
2.根据权利要求1所述的纳米黑硒过氧化物模拟酶，其特征在于，所述的溶剂为水和丙
三醇的混合溶剂，水和丙三醇的体积比为1:6～6:1。
3.根据权利要求1所述的纳米黑硒过氧化物模拟酶，其特征在于，所述的溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，李雷雷，陈克正，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37