一种CeO2@2DCo3O4模拟酶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及S2–

【技术实现步骤摘要】
一种CeO2@2D Co3O4模拟酶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及S2–
和NO2–
检测
，尤其涉及一种CeO2@2D Co3O4模拟酶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]硫化物广泛应用于硫磺和硫酸的转化、染料和化妆品的制造、木浆的生产等领域。同时，作为另一种盐类污染物，亚硝酸盐是一种溶于水，微溶于乙醇、甲醇、乙醚等有机溶剂且广泛应用于食品加工。然而，过量摄入S2–
和NO2–
是不安全的，可能会血液中血红蛋白的载氧能力降低，组织缺氧，低血压或血管舒张。亚硝胺还具有很强的致癌作用，过度或长期摄入亚硝酸盐会对人体造成伤害，甚至导致癌症，特别是胃癌和食道癌。
[0004]目前，阴离子检测方法主要包括：色谱法、质谱法、荧光光谱法、原子光谱法和电化学分析法等，但上述方法均需要借助昂贵的仪器设备，且需要严格复杂的样品预处理过程；比色分析法因过程简单、操作简便、甚至可以通过“裸眼”替代昂贵的仪器进行直接检测等优点，近年来受到更多的关注，但现有文献报道的比色检测方法中，多为在有机溶剂中检测S2–
或NO2–
，其检测原理为S2–
或NO2–
与单一的比色探针反应，生成不同颜色的产物，比色信号弱，检出限不能很好地满足国际卫生组织 (WHO)所规定0.6mmol/L S2‑
和3mg/L NO2‑
的健康饮用水标准等。

技术实现思路

[0005]针对上述的问题，本专利技术提出一种CeO2@2D Co3O4模拟酶及其制备方法与应用，该模拟酶不仅具有良好的模拟氧化酶催化活性，而且兼具对痕量S2–
和NO2–
进行可视化检测的能力，具有操作简单、选择性好、灵敏度高，可视性强等优点。具体地，为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下所示：
[0006]在本专利技术的第一方面，公开一种CeO2@2D Co3O4模拟酶，包括：二维(即2D)层状结构的Co3O4基底以及负载在该基底上的CeO2纳米颗粒，所述基底的厚度为纳米级别。
[0007]进一步地，所述CeO2与Co3O4之间通过金属Ce或Co的空d轨道与O的2P孤对电子间强配位作用和/或金属Ce与Co间金属键作用使CeO2吸附在Co3O4基底上。
[0008]进一步地，所述CeO2纳米颗粒以聚集的团簇状结构负载在Co3O4基底表面，相对于单个的CeO2纳米颗粒，团簇结构的CeO2纳米颗粒不仅比表面积大，而且增大了与Co3O4基底的作用位点，从而更稳定地负载到 Co3O4基底上，增加了CeO2@2D Co3O4模拟酶的稳定性。
[0009]进一步地，所述CeO2纳米颗粒团簇状结构的粒径在20～100nm之间。二维片状结构的Co3O4能够为CeO2纳米颗粒的负载提供超大的比表面积。而CeO2纳米颗粒负载在的Co3O4基底表面时，能够通过相互间的强配位键或金属间作用，促进电荷转移，协同增强二维Co3O4模
拟氧化酶催化活性。
[0010]进一步地，所述CeO2@2D Co3O4模拟酶中，Ce元素与Co元素的摩尔比为1:4～1:80。
[0011]在本专利技术的第二方面，公开一种CeO2@2D Co3O4模拟酶的制备方法，包括如下步骤：
[0012](1)提供含有Co
2+
离子、CeO2纳米颗粒、还原剂、多羟基醇类化合物的混合液，得前驱体混合液，微波加热所述前驱体混合液进行反应；
[0013](2)反应完成后加入混合碱液，然后继续微波加热，反应完成后分离出固体产物，即得。
[0014]进一步地，步骤(1)中，所述前驱体混合液中Ce元素与Co元素的摩尔比为1:4～1:80。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述CeO2纳米颗粒、还原剂、多羟基醇类化合物的添加为0.5mg：0～5.0mg：0～50mL，且所述还原剂、多羟基醇类化合物的添加量均不为0。
[0016]进一步地，步骤(1)中，所述Co
2+
离子源包括：Co(NO3)2、CoSO4、 CoCl2、Co(CH3COO)2等中的至少一种。
[0017]进一步地，步骤(1)中，所述还原剂是防止在微波加热过程中Co
2+
被完全氧化成Co
3+
，包括：维生素C、水合肼、葡萄糖、硼氢化钠等中的至少一种。
[0018]进一步地，步骤(1)中，所述多羟基醇类化合物包括：乙二醇、甘油、聚乙烯醇等中的至少一种。多羟基醇可以和Co
2+
形成稳定的螯合物，起到溶剂和稳定剂的双重作用。
[0019]进一步地，步骤(1)中，将Co
2+
离子源、CeO2纳米颗粒、还原剂加入水中，搅拌均匀后加入多羟基醇类化合物继续搅拌，得所述前驱体混合液。所述水的添加量使能够使Co
2+
离子源等充分溶解即可。
[0020]进一步地，步骤(1)中，所述加热温度为25～80℃，时间为1～12min。在本专利技术中，借助微波加热由内而外、时间短、不容易造成加热不均匀和加热过度的现象、容易控制，等特点，在促进纳米合成反应的同时，可有效改善所合成中间产物Co(OH)x纳米晶体的晶型和结晶度等。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述混合碱液是NaOH溶液和氨水混合而成，可选地，所述NaOH溶液和氨水的混合体积比为0.05：1～0.3：1，所述氨水的质量浓度为25～28％，NaOH溶液的浓度为3～5mol/L。在本专利技术中，所述混合碱液可以提供弱碱性环境，使Co
2+
离子源在空气存在下更容易发生氧化还原反应，并进一步水解生成中间体Co(OH)
x
。
[0022]进一步地，步骤(2)中，所述加热温度为110～140℃，时间为10～40min。在本专利技术中，通过高温段微波加热活化处理，使中间产物Co(OH)
x
进一步脱水，生成晶型和结晶度理想的二维层状结构的Co3O4基底。
[0023]进一步地，步骤(2)中，用蒸馏水对分离出的所述固体产物进行洗涤、真空干燥，即得CeO2@2D Co3O4模拟酶。
[0024]在本专利技术的第三方面，公开所述CeO2@2D Co3O4模拟酶在环境水、生物、医药等领域中的应用。
[0025]进一步地，所述应用为利用所述CeO2@2D Co3O4模拟酶进行S2–
或 NO2–
的测试，包括如下步骤：
[0026]S1、在CeO2@2D Co3O4标准溶液中加入比色底物3,3
’
,5,5
’‑
四甲基联苯胺(TMB)、磷酸氢二钠
‑
柠檬酸缓冲溶液、待测样品液，得待测液。
[0027]S2、观察所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CeO2@2D Co3O4模拟酶，包括：二维层状结构的Co3O4基底以及负载在该基底上的CeO2纳米颗粒，所述基底的厚度为纳米级别。2.根据权利要求1所述的CeO2@2D Co3O4模拟酶，其特征在于，所述CeO2纳米颗粒以聚集的团簇状结构负载在Co3O4基底表面；优选地，所述CeO2与Co3O4之间通过金属Ce或Co的空d轨道与O的2P孤对电子间强配位作用和/或金属Ce与Co间金属键作用使CeO2吸附在Co3O4基底上。3.根据权利要求2所述的CeO2@2D Co3O4模拟酶，其特征在于，所述CeO2纳米颗粒团簇状结构的粒径在20~100nm之间。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的CeO2@2D Co3O4模拟酶，其特征在于，所述CeO2@2D Co3O4模拟酶中，Ce元素与Co元素的摩尔比为1:4~1:80。5.一种CeO2@2D Co3O4模拟酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）提供含有Co
2+
离子、CeO2纳米颗粒、还原剂、多羟基醇类化合物的混合液，得前驱体混合液，微波加热所述前驱体混合液进行反应；（2）反应完成后加入混合碱液，然后继续微波加热，反应完成后分离出固体产物，即得。6.根据权利要求5所述的CeO2@2D Co3O4模拟酶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述加热温度为25~80℃，时间为1~12min；或者，步骤（1）中，所述前驱体混合液中Ce元素与Co元素的摩尔比为1:4~1:80；优选地，步骤（1）中，所述CeO2纳米颗粒、还原剂、多羟基醇类化合物的添加为0.5mg：0~5.0mg：0~50mL，且所述还原剂、多羟基醇类化合物的添加量均不为0；优选地，步骤（1）中，所述Co
2+
离子源包括：Co(NO3)2、CoSO4、CoCl2、Co(CH3COO)2中的至少一种；优选地，步骤（1）中，所述还原剂包括：维生素C、水合肼、葡萄糖、硼氢化钠中的至少一种；优选地，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：严正权，郑晓宇，邢琳，胡蕾，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：