一种Fe3O4@CuO制造技术

本发明专利技术公开了一种Fe3O4@CuO

【技术实现步骤摘要】
一种Fe3O4@CuO
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复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米酶
，涉及一种Fe3O4@CuO
x
复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]天然酶与我们日常生活息息相关，它能够提高全人类的生活标准，极大促进各个国家和地区的经济发展和社会进步，为提高综合国力和经济实力奠定基础。传统天然酶已经不能满足在制药、食品、生物技术、化学工业、医疗领域向更高深更先进的方向发展，所以研究可替代天然酶的人工酶是近些年首要解决问题。
[0003]纳米材料因为其特有的尺寸效应，能够合理避免传统材料的不足，近年来已成为各类研究领域的热点课题。在科学不断发展的现代社会，新型材料的应用已非常广泛且极其重要，它的开发及其用途也备受人们关注。最近，许多纳米材料，如Fe3O4，石墨烯量子点(GQDs)和石墨氮化碳(g
‑
C3N4)都表现出类似过氧化物酶的性质。这些所谓的人工酶模拟物可以催化底物的氧化，如3,3,55
‑
四甲基联苯胺(TMB)和2,2
‑
氮
‑
双
‑
(3
‑
乙基苯并噻唑
‑6‑
磺酸(ABTS)在O2存在下形成多种显色产物。它们还被用于通过催化H2O2生成
·
OH来提高H2O2的抗菌效率。例如，Au/g
‑
C3N4纳米杂化物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌活性；除过氧化物酶样纳米酶，通过纳米科学和纳米技术设计具有显著抗菌活性的纳米酶材料，也可以很好解决抗菌活性问题。例如，金属(如Ag)和金属过氧化物(如MO2和CuO2)等纳米材料被认为是克服包括耐药性在内的传统治疗方法的新机遇。其中过氧化铜的发现，为纳米颗粒结构提供新发展路线。过氧化铜是一种芬顿型金属过氧化物纳米颗粒，具有有趣的物理化学性质，但这种抗菌剂的研究仍处于起步阶段。过氧化铜具有良好的抗菌效果，但制备过程受到限制颇多，成品稳定性差。除此外，虽然过氧化物铜表现出良好抗菌活性，但它们大多数不能轻易地从介质中分离和重复使用。同时释放的铜离子对环境造成二次污染。因此，需要进一步设计和探索具有高效过氧化物酶模拟物，以达到高度的抗菌效果。
[0004]因此，如何研发一种具有大幅度提高过氧化物酶活性能力，同时对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(e.coli)具有良好杀菌性能，并可多次重复使用的复合材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种Fe3O4@CuO
x
复合材料及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种Fe3O4@CuO
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复合材料，包括Fe3O4和CuO
x
混合物，上述Fe3O4和CuO
x
混合物的质量比为1:10，其中，CuO
x
混合物为CuO与CuO2的混合物，上述CuO 与CuO2的质量比为2:23。
[0008]本专利技术提供上述一种Fe3O4@CuO
x
复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]每40mL乙二醇中加入0.86gFeCl3·
6H2O和3.6gNaAc，然后转移到反应釜中，在200℃的条件下下反应12小时得到Fe3O4；
[0010]将Fe3O4加入含Cu
2+
的水溶液中，然后加入NaOH水溶液和H2O2水溶液，待混合溶液变
成深蓝色时，立即置于水浴加热搅拌反应，将反应物用磁铁洗涤，干燥，得到Fe3O4@CuO
x
复合材料。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术制备的复合材料具有大幅度提高过氧化物酶活性能力，同时材料对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(e.coli)具有良好杀菌性能，对金黄色葡萄球菌杀菌性能达到99％。用外磁体将Fe3O4@CuO
x
复合材料从介质中分离，并可多次重复使用。Fe3O4@CuO
x
释放的Cu
2+
可同时刺激皮肤创伤快速愈合，研究表明，Fe3O4@CuO
x
复合材料具有良好的环境和临床应用前景。
[0012]进一步，上述Fe3O4、含Cu
2+
的水溶液、NaOH水溶液和H2O2水溶液的用量比为每0.06gFe3O4加入25mL含Cu
2+
的水溶液、25mLNaOH水溶液和2 mLH2O2水溶液，含Cu
2+
的水溶液的浓度为0.1mol/L，NaOH水溶液的浓度为 1mol/L，H2O2水溶液的浓度为30wt％。
[0013]采用上述进一步技术方案的有益效果：采用水热法制备Fe3O4@CuO
x
，操作简易，更大程度提高复合材料过氧化物酶活性。
[0014]进一步，含Cu
2+
的水溶液为CuCl2水溶液。
[0015]采用上述进一步技术方案的有益效果：配置Cu
2+
水溶液，减少固体物带来的技术误差，提高技术方案的准确性，重复性。
[0016]进一步，水浴加热温度为90℃，搅拌转速为30r/min，反应时间为1小时。
[0017]采用上述进一步技术方案的有益效果：通过水浴加热方法，将溶液中残余 Cu(OH)2反应生成CuO。
[0018]进一步，干燥温度为60℃，干燥时间为2小时。
[0019]采用上述进一步技术方案的有益效果：通过气浴加热法，进一步将 Fe3O4@CuO
x
复合材料干燥，便于存储。
[0020]本专利技术还提供一种上述Fe3O4@CuO
x
复合材料或上述方法制备的 Fe3O4@CuO
x
复合材料在抗菌中的应用。
附图说明
[0021]图1实施例1中(A)Fe3O4@CuO
x
复合材料TEM图像；(B)Fe3O4@CuO
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复合材料FESEM图像；(C)Fe3O4@CuO
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复合材料HRTEM图像；(D)Fe3O4和 Fe3O4@CuO
x
复合材料XRD谱图。
[0022]图2实施例1中(a)Fe，(b)Cu，(c)O，(d)Fe3O4@CuO
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元素映射图。
[0023]图3实施例1中(A)Fe3O4@CuO
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复合材料(B)Fe2p，(C)Cu2p和(D)O1sXPS 谱。
[0024]图4实施例1中(A)TMB在(1)TMB+H2O2、(2)TMB+Fe3O4+H2O2、(3)TMB +Fe3O4@CuO
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+H2O2紫外可见吸收光谱；插图:TMB溶液对应视觉颜色变化。(B) 紫外可见吸收光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe3O4@CuO
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复合材料，其特征在于，包括Fe3O4和CuO
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混合物，所述Fe3O4和CuO
x
混合物的质量比为1:10，其中，CuO
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混合物为CuO与CuO2的混合物，所述CuO与CuO2的质量比为2:23。2.权利要求1所述一种Fe3O4@CuO
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复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：每40mL乙二醇中加入0.86g FeCl3·
6H2O和3.6g NaAc，然后转移到反应釜中，在200℃的条件下下反应12小时得到Fe3O4；将Fe3O4加入含Cu
2+
的水溶液中，然后加入NaOH水溶液和H2O2水溶液，待混合溶液变成深蓝色时，立即置于水浴加热搅拌反应，将反应物用磁铁洗涤，干燥，得到Fe3O4@CuO
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复合材料。3.根据权利要求2所述一种Fe3O4@CuO
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复合材料的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4、含Cu
2+
的水溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜利强，丁梦雨，蔡爱军，郭艾英，王秀平，
申请(专利权)人：河北科技师范学院，
类型：发明
国别省市：