一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr制造技术

本发明专利技术属于重金属检测技术领域，具体涉及一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法及试纸


[0001]本专利技术属于重金属检测
，具体涉及一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法及试纸。

技术介绍

[0002]铬在现代工业的电镀、冶金、制革、染色等行业中应用广泛。工厂的三废排放导致重金属铬不断被释放到环境中，对人类健康造成严重的危害，是环境监测的必测项目之一。自然界中的铬价态多样，常见的有Cr
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和Cr
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，两者生物学活性差异显著。其中Cr
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是人体必需的一种微量元素，而Cr
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因具有相对更强的流动性和致癌特性对人体健康危害较大，是公认的人类呼吸致癌物。鉴于此，世界卫生组织明确规定地下水中Cr
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不能超过50ppb。传统的重金属铬检测往往需依赖大型仪器和专业的操作人员，检测成本高，且只能检测样品中的总铬含量，无法选择性检测Cr
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；而市面上推广的快检方法存在灵敏度低，需依赖汞等有毒有害试剂以及抗体等昂贵试剂，均无法满足广大基层对环境水等样本中重金属Cr
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痕量、经济、安全、准确筛查的需求。
[0003]纳米酶具有类似天然酶的活性，与天然酶相比，具有更高的稳定性、更灵活的结构与组成设计，以及可调的催化活性等，近年来受到研究者的热切关注，已被广泛用于无机离子、毒素、细菌等领域的分析检测。金属有机框架(MOFs)是由金属中心和有机配体通过配位作用形成的有序多孔晶体材料，是一类典型的纳米酶材料。根据结构的不同，可将其分为二维MOFs和三维MOFs。相较于三维大块MOFs，二维MOFs具有超薄的厚度和巨大的表面积，能够暴露出更多的表面活性位点，在纳米酶显色反应体系中可增强与底物分子TMB等的相互作用、提升其吸附量，进而为提高催化反应效率和靶标的检测灵敏度提供有力的条件。同时，超薄的侧向尺寸能够有效缩短显色反应体系中底物分子TMB等的扩散距离，加快对底物分子的催化响应。因此，有必要利用MOFs纳米材料实现Cr
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的现场、快速、简单、高灵敏检测。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术基于卤素离子的介导作用，利用二维MOFs氧化物模拟酶的活性实现了Cr
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的现场、快速、简单、高灵敏检测。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S1、先将可变价态的金属离子、有机配体、表面活性剂和苯甲酸溶解在乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶剂中，然后在搅拌条件下进行加热处理，最后经洗涤、重悬后获得二维MOFs纳米材料；
[0008]S2、将步骤S1的二维MOFs纳米材料、BR缓冲液、3,3
′
,5,5
′‑
四甲基联苯胺(TMB)溶液和卤离子溶液混合制成催化反应体系，然后加入不同浓度的Cr
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标准溶液进行反应，最后
用紫外
‑
可见吸光光度计测试Cr
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加入后TMB氧化产物在652nm处的吸光度变化值，并以Cr
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浓度为横坐标、吸光度变化值为纵坐标绘制定量分析标准工作曲线；
[0009]S3、将含有Cr
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的待测样品加入步骤S2的催化反应体系中，反应后检测其在652nm处的吸光光度值，并根据步骤S2绘制的定量分析标准工作曲线计算出待测样品中Cr
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的浓度。
[0010]本专利技术以表面活性剂为介导分子，具有可变价态的金属离子作为金属中心、有机配体及苯甲酸作为调控分子，获得具有片层结构的二维MOFs，然后将其与BR缓冲液、3,3
′
,5,5
′‑
四甲基联苯胺(TMB)、卤素离子混合构成催化反应体系，基于卤素离子的介导作用，采用Cr
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对二维MOFs氧化物模拟酶的活性进行调控，构建出选择性检测Cr
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的方法，实现了基层环境水等样本中Cr
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的现场、快速、简单、高灵敏检测。
[0011]优选地，步骤S1中，所述可变价态的金属离子选自Cu
2+
、Ce
3+
、Ce
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，所述有机配体为TCPP，所述表面活性剂为PVP，所述乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为1:3。
[0012]优选地，步骤S1中，所述可变价态的金属离子的浓度为0.05
‑
0.5mg/mL，所述有机配体的浓度为0.1
‑
0.5mg/mL，所述表面活性剂的浓度为0.1
‑
1mg/mL，所述苯甲酸的浓度为1
‑
10mg/mL。
[0013]优选地，步骤S1中，所述加热处理为90
‑
95℃油浴加热3
‑
5h。
[0014]优选地，步骤S2中，BR缓冲液的pH为2
‑
5，TMB溶液的浓度为0.5mM
‑
30mM，卤离子溶液的浓度为0.1M
‑
2M，卤离子溶液中的卤离子选自I
‑
、Cl
‑
、Br
‑
；二维MOFs纳米材料、BR缓冲液、TMB溶液与卤离子溶液的体积比为0.5
‑
20:150
‑
170:5
‑
15:5
‑
15。
[0015]优选地，步骤S2中，Cr
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标准溶液的浓度分别为0.5ppb、5ppb、10ppb、25ppb、50ppb、100ppb、0.25ppm、0.5ppm、1ppm、1.5ppm、2ppm、2.5ppm、3ppm、4ppm和5ppm，吸光度的测试波长为652nm，绘制得到的定量分析标准工作曲线的方程为：y＝0.69973x+0.00415，R2为0.9989，x为Cr
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浓度，y为652nm处吸光度变化值，检测Cr
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的线性范围为0.5ppb
‑
2ppm。
[0016]优选地，步骤S2中，往催化反应体系中加入Cr
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标准溶液后的反应时间为2
‑
5min，反应温度为20
‑
25℃。
[0017]优选地，步骤S1中，所述洗涤为依次用乙醇和水进行清洗，重悬所用的溶液为水。
[0018]本专利技术第二方面提供了一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测试纸，所述Cr
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快速检测试纸的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、先将可变价态的金属离子、有机配体、表面活性剂和苯甲酸溶解在乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶剂中，然后在搅拌条件下进行加热处理，最后经洗涤、重悬后获得二维MOFs纳米材料；S2、将步骤S1的二维MOFs纳米材料、BR缓冲液、TMB溶液和卤离子溶液混合制成催化反应体系，然后加入不同浓度的Cr
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标准溶液进行反应，最后用紫外
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可见吸光光度计测试Cr
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加入后TMB氧化产物在652nm处的吸光度变化值，并以Cr
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浓度为横坐标、吸光度变化值为纵坐标绘制定量分析标准工作曲线；S3、将含有Cr
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的待测样品加入步骤S2的催化反应体系中，反应后检测其在652nm处的吸光光度值，并根据步骤S2绘制的定量分析标准工作曲线计算出待测样品中Cr
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的浓度。2.根据权利要求1所述的一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述可变价态的金属离子选自Cu
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、Ce
3+
、Ce
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，所述有机配体为TCPP，所述表面活性剂为PVP，所述乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为1:3。3.根据权利要求1所述的一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述可变价态的金属离子的浓度为0.05
‑
0.5mg/mL，所述有机配体的浓度为0.1
‑
0.5mg/mL，所述表面活性剂的浓度为0.1
‑
1mg/mL，所述苯甲酸的浓度为1
‑
10mg/mL。4.根据权利要求1所述的一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热处理为90
‑
95℃油浴加热3
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5h。5.根据权利要求1所述的一种基于二维MOFs氧化物模拟酶活性的Cr
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快速检测方法，其特征在于，步骤S2中，BR缓冲液的pH为2
‑
5，TMB溶液的浓度为0.5mM
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王利华，李志豪，吴文辉，战艺芳，李雪，高梦月，姚琪，姚延兴，胡金伟，金凤美，
申请(专利权)人：武汉市农业科学院，
类型：发明
国别省市：