一种可复用纳米核-壳结构模拟酶材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可复用纳米核

【技术实现步骤摘要】
一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电解水催化析氢
，具体而言，涉及一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]天然酶具有高催化活性，对底物的结合具有很强的特异性，并且具有相对温和的条件，然而其催化活性对环境条件的变化非常敏感，易于变性和消化，并降低其稳定性，这些固有的缺陷极大地限制了天然酶的实际应用潜力。多年来，科学家一直致力于开发具有类似于天然酶的人工酶类似物，以构建更稳定和更容易获得的生物模拟酶系统。随着近年来纳米技术的发展，一些新的纳米材料被制备成功且被证实具有模拟酶的性质，如FeS、Co3O4、AgPd等，这些材料能够在H2O2存在的时候表现出高效的催化性能，并且这些材料已被实际应用于催化剂等相关医药领域。
[0003]二氧化锰纳米颗粒MnO
2 NPs具有结构可控、离子转换较易等优点，在催化、生物传感器及储能等方面有着广泛的应用。此外，当将纳米微球MCs加工成纳米尺寸薄膜后，再将其进行催化实验时，也展现出了卓越的酶活性。基于其高催化活性的特点，牛血清白蛋白改性的二氧化锰微球(MnO
2 MCs)已被投入实际使用，用来检测H2O2浓度。
[0004]然而，二氧化锰微球(MnO
2 MCs)在制备及应用时工艺复杂、价格昂贵，无法实现MnO2晶体结构的可控生长，不适于工业化生产。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料及其制备方法，以解决现有二氧化锰微球纳米模拟酶材料在实际应用中存在工艺复杂、催化效率低、价格高的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、取铁源和铵源，加入到溶剂中超声搅拌，得到混合液A，将所述混合液A在第一预设条件下反应，磁分离后洗涤、干燥，得到磁性纳米铁Fe3O
4 NPs；
[0009]S2、将所述磁性纳米铁Fe3O
4 NPs与锰源、铵源在去离子水中超声搅拌，得到混合液B，将所述混合液B在第二预设条件下进行反应，磁分离后洗涤、干燥，得到可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料Fe3O4@MnO
2 MCM。
[0010]可选地，步骤S1所述铁源包括硝酸铁或三氯化铁，所述铵源包括过硫酸铵(NH4)2S2O8、草酸铵(NH4)2C2O4，四丁基溴化铵C16H36BrN和甲基乙二胺C3H
12
N2中的一种，所述溶剂包括甲醇、乙醇和乙二醇中的一种。
[0011]可选地，步骤S1所述铁源和所述铵源的质量比在1：0.2至1：0.8范围内。
[0012]可选地，步骤S1所述第一预设条件包括反应温度在200℃至400℃范围内、反应时间10h至20h范围内。
[0013]可选地，步骤S2所述第二预设条件包括反应温度在120℃至200℃范围内、反应时间1h至2h范围内。
[0014]可选地，步骤S2所述磁性纳米铁、所述锰源和所述铵源质量比在1：66：92至1：17：23范围内。
[0015]可选地，所述锰源包括硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的一种。
[0016]本专利技术另一目的在于提供一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料，采用上述所述的可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料的制备方法制备。
[0017]相对于现有技术，本专利技术提供的可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料及其制备方法具有以下优势：
[0018](1)本专利技术通过水热法，在高温高压的条件下实现了MnO2晶体结构的可控生长，与单纯的MnO
2 MCs所呈现的针状结构相比，Fe3O4@MnO
2 MCM表面的花状结构是一种三维立体结构，这种结构能够暴露出更多的活性位点，为催化反应提供更多的接触面积，从而提高材料的催化性能；此外，Fe3O
4 NPs具有独特的超顺磁性和天然酶具有相近的催化活性，能在更宽的酸碱条件和温度区间依然保持着较高催化活性，并且可以通过改变表面基团、粒子结构等来进行催化活性的调节。
[0019](2)本专利技术制备工艺简单、原料简单易得且对生物和环境友好，可适用于工业化大规模生产，且制得的产品具有可磁分离和循环使用的特性，再生循环使用中依然保持极高的酶活力，具有广阔应用前景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例1所述Fe3O
4 NPs的透射电镜图；
[0022]图2为本专利技术实施例2所述Fe3O
4 NPs的XRD谱图；
[0023]图3为本专利技术实施例2所述Fe3O4@MnO
2 MCM的XRD图；
[0024]图4为本专利技术实施例4所述Fe3O4@MnO
2 MCM的pH值的催化影响表征图；
[0025]图5为本专利技术实施例4所述Fe3O4@MnO
2 MCM的温度的催化影响表征图；
[0026]图6为本专利技术实施例4所述Fe3O4@MnO
2 MCM的可重复性表征；
[0027]图7为本专利技术实施例4所述Fe3O4@MnO
2 MCM的H2O2含量的催化影响表征图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0029]在本专利技术的描述中，应当说明的是，在本专利技术的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0030]在本申请实施例的描述中，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0031]需要说明的是，本实施例所述的“在...范围内”包括两端的端值，如“在1至100范围内”，包括1与100两端数值。
[0032]本专利技术实施例提供了一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0033]S1、取铁源和铵源，加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、取铁源和铵源，加入到溶剂中超声搅拌，得到混合液A，将所述混合液A在第一预设条件下反应，磁分离后洗涤、干燥，得到磁性纳米铁；S2、将所述磁性纳米铁与锰源、铵源在去离子水中超声搅拌，得到混合液B，将所述混合液B在第二预设条件下进行反应，磁分离后洗涤、干燥，得到可复用纳米核
‑
壳结构模拟酶材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1所述铁源包括硝酸铁或三氯化铁，所述铵源包括过硫酸铵、草酸铵、四丁基溴化铵和甲基乙二胺中的一种，所述溶剂包括甲醇、乙醇和乙二醇中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1所述铁源和所述铵源的质量比在1：0.2至1：0.8范围内。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建芝，徐晗，余洪亮，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：