一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及检测方法技术

本发明专利技术涉及一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及过氧化氢的可视化检测检测方法，调控LDH组分的策略，通过对比不同元素组成的LDH，发现NiMn LDH即能获得很好的底物亲和性，又具有优异的催化效果。制备的层状双金属氢氧化物模拟酶具有小尺寸、超薄且分散性良好的优点，从而使其暴露更多的活性位点，提高催化活性。该层状双金属氢氧化物模拟酶可以催化过氧化氢产生强氧化性的羟基自由基，高效催化3,3′,5,5′‑四甲基联苯胺(TMB)等产生显色反应。具有响应时间短、显色快，催化效果和适用性都高于天然过氧化物酶的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及检测方法
本专利技术属于酶催化与于纳米生物化学检测领域，涉及一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及过氧化氢的可视化检测检测方法，具体涉及一种小尺寸、超薄层状双金属氢氧化物作为过氧化物模拟酶比色检测过氧化氢的应用。
技术介绍
活性氧(ROS)(例如超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)等)已被广泛用于污水处理、肿瘤治疗和细胞凋亡诱导等领域。H2O2作为活性氧中尤为重要的一类，选择性检测H2O2在环境分析和临床诊断等领域具有重要意义。通常，基于HRP的H2O2检测方法具有很高的灵敏度和选择性。然而，由于HRP纯化程序复杂、成本高和稳定性差的因素导致基于酶的传感器的实际应用受到限制。因此，我们迫切需要寻找一种高效、稳定的模拟酶，使其具有与天然酶相似的功能。自从2007年Fe3O4MNPs首次被发现具有固有的过氧化物酶活性以来。在过去的十年里，人们致力于设计易于合成、价格低廉且在恶劣环境下稳定耐用的纳米材料以替代天然酶。迄今为止，多种纳米材料已经被发现具有类似过氧化物酶的活性，例如金属氧化物、碳纳米材料和层状双金属氢氧化物等。层状双金属氢氧化物(LDH)作为一类典型的二维(2D)材料具有可调的化学组成、片层尺寸、厚度、以及环境友好等特点而受到广泛的关注。但是由于2D纳米片间的强相互作用，LDH很容易发生聚集，导致LDH可利用的活性位点(比表面积)显著减少，催化活性降低。因此，设计一种高催化活性且活性可调的层状双金属氢氧化物模拟酶具有重要的意义。本团队前期提出了一种合成氢氧化镍纳米片的新方法(高分散超薄介孔氢氧化镍纳米片的合成方法，专利号：ZL201710311455.9)，该方法可以拓展至双金属氢氧化物的合成。我们利用该方法合成了NiCoLDH，并发现将其作为纳米酶应用于双氧水的显色检测(JournalofMaterialsChemistryB2019,7,6232-6237)。但该材料仅表现出较好的底物亲和性，催化能力偏弱。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及过氧化氢的可视化检测检测方法。技术方案一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：以500～1000r转速搅拌下将含有0.5mmol-4.5mmol两种金属盐混合溶液加入到10～60mL的NaOH水溶液中，紧接着搅拌10～30min；所述两种金属盐比例为6∶1～1∶1；所述NaOH水溶液的浓度为0.1～0.3M；步骤2：再通过若干次的洗涤和温和超声，获得在去离子水DI中的层状双金属氢氧化物纳米片。所述两种金属盐混合溶液为硝酸镍与硝酸钴，硝酸镍与硝酸锰，硝酸镍与硝酸铁，硝酸镍与硝酸铝或硝酸钴与硝酸铝。所述若干次的洗涤和温和超声为3次。一种利用所制备的层状双金属氢氧化物纳米片进行过氧化氢的可视化检测的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：向离心管中加入200μL浓度为830μM3,3′,5,5′-四甲基联苯胺TMB溶液；步骤2：加入浓度为0.05mM-6.28mM的过氧化物水溶液；步骤3：再加入体积10μL-20μL浓度为1mgmL-1的层状双金属氢氧化物分散液；步骤4：加入600μL的缓冲溶液PBS至总体积为1mL；步骤5：调节pH＝4～10，T＝35～45℃，通过紫外可见分光光度计检测其在652nm处的吸光度；改变过氧化物水溶液的浓度，重复步骤1～步骤5，得到不同过氧化物水溶液的浓度的吸光度，再根据吸光度对过氧化氢浓度作图。有益效果本专利技术提出的一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法及过氧化氢的可视化检测检测方法，调控LDH组分的策略，通过对比不同元素组成的LDH，发现NiMnLDH即能获得很好的底物亲和性，又具有优异的催化效果。制备的层状双金属氢氧化物模拟酶具有小尺寸、超薄且分散性良好的优点，从而使其暴露更多的活性位点，提高催化活性。该层状双金属氢氧化物模拟酶可以催化过氧化氢产生强氧化性的羟基自由基，高效催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)等产生显色反应。具有响应时间短、显色快，催化效果和适用性都高于天然过氧化物酶的优点。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术制备的层状双金属氢氧化物具有小尺寸、超薄且分散性良好的特点。(2)本专利技术制备的层状双金属氢氧化物暴露更多的活性位点，催化活性显著增强。(3)本专利技术制备的层状双金属氢氧化物相较于HRP具有低成本，稳定性高且高效的催化活性等优点。(4)本专利技术中的制备方法工艺简单，环保，可操作性强，能进一步满足生产和应用。(5)本专利技术中的检测方法具有成本低，灵敏度高，响应速度快等优点。附图说明图1为实施例1Ni2Mn1LDH纳米片的透射电镜(TEM)图；图2为实施例1Ni2Mn1LDH纳米片的X射线衍射(XRD)图；图3为实施例1Ni2Mn1LDH纳米片的原子力显微镜(AFM)图；图4为实施例1以TMB为显色剂，Ni2Mn1LDH纳米片检测过氧化氢图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：(1)层状双金属氢氧化物的合成：在剧烈搅拌下将含有0.5mmol～4.5mmol两种金属盐混合溶液快速加入到10～60mL的NaOH水溶液中，紧接着搅拌10～30min。随后，收集到的样品再通过若干次的洗涤和温和超声，获得小尺寸，超薄，稳定且均匀分散在去离子水(DI)中的层状双金属氢氧化物纳米片，且通过调节金属盐之间的比例可以得到不同的层状双金属氢氧化物。两种金属盐混合溶液优选为1.5mmol；NaOH(0.15M)水溶液的浓度优选为20mL；NaOH水溶液的浓度为0.1～0.3M；优选为0.15M。(2)过氧化氢的可视化检测：配置一系列浓度为0.4mM～3.15mM的过氧化氢溶液，向离心管中加入200μL浓度为830μM3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)溶液，然后加入上述不同浓度的过氧化物水溶液，再加入10μL-20μL浓度为1mgmL-1的层状双金属氢氧化物分散液，最后加入600μL缓冲溶液至总体积为1mL。在最适的pH和温度条件下，通过紫外可见分光光度计检测其在652nm处的吸光度，再根据吸光度对过氧化氢浓度作图。所述两种金属盐混合溶液为硝酸镍与硝酸钴，硝酸镍与硝酸锰，硝酸镍与硝酸铁，硝酸镍与硝酸铝，硝酸钴与硝酸铝中的一种。所述搅拌若干分钟为900rpm转速下搅拌20min。所述若干次的洗涤和温和超声为3次洗涤和温和超声。所述调节金属盐比例为调节金属盐比例从6∶1～1∶1。所述不同的层状双金属氢氧化物为NiMnLDH、NiCoLDH、NiFeLDH、NiAlLDH、CoAlLDH中的一种。所述缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：以500～1000r转速搅拌下将含有0.5mmol-4.5mmol两种金属盐混合溶液加入到10～60mL的NaOH水溶液中，紧接着搅拌10～30min；所述两种金属盐比例为6∶1～1∶1；/n所述NaOH水溶液的浓度为0.1～0.3M；/n步骤2：再通过若干次的洗涤和温和超声，获得分散在去离子水DI中的层状双金属氢氧化物纳米片。/n

【技术特征摘要】
1.一种层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：以500～1000r转速搅拌下将含有0.5mmol-4.5mmol两种金属盐混合溶液加入到10～60mL的NaOH水溶液中，紧接着搅拌10～30min；所述两种金属盐比例为6∶1～1∶1；
所述NaOH水溶液的浓度为0.1～0.3M；
步骤2：再通过若干次的洗涤和温和超声，获得分散在去离子水DI中的层状双金属氢氧化物纳米片。


2.根据权利要求1所述层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于：所述两种金属盐混合溶液为硝酸镍与硝酸钴，硝酸镍与硝酸锰，硝酸镍与硝酸铁，硝酸镍与硝酸铝或硝酸钴与硝酸铝。


3.根据权利要求1所述层状双金属氢氧化物纳米片的制备方法，其特征在于：所述若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙庚志，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61