具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法及其应用，属于材料化学技术领域。其采用铜离子溶液、钴离子溶液、硫代乙酰胺溶液和青霉胺通过一步法直接制备硫化铜钴纳米花。本发明专利技术合成的硫化铜钴纳米花具有镜像对称的手性光学活性，其制备方法简单，对映选择性催化性能优异。所制备的材料对于推动食品工业废水处理、食用菌生产、造纸和纺织、有机合成、生物能源等领域的发展具有重要的意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法及其应用，属于材料化学


技术介绍

[0002]天然酶主要由蛋白质构成，具有独特的手性结构，不仅具有超高的催化活性，而且表现出优异的选择性。天然酶在物质合成和转化等方面扮演着非常重要的角色。尽管天然酶具有很高的催化活性和优异的选择性，但制备提取过程复杂、性价比低，并且易失活、难以长时间储存。这些特性极大的限制了天然酶在生物、医药、农业、食品等领域的大规模应用。
[0003]近年来，随着人们对纳米材料的深入研究，发现了部分纳米材料具有和天然酶相似的催化性能，具备替代天然酶的潜力，例如四氧化三铁等金属氧化物、碳点、金/铂纳米颗粒等贵金属纳米粒子等。与天然纳米酶相比，人工合成的纳米酶不仅稳定性更高，一定程度上能够抵御温度、离子强度、溶剂、时间等对催化活性的影响，而且更容易被回收利用，可多次循环利用。
[0004]漆酶(Laccase)是一种以单体糖蛋白的形式广泛存在于菌菇和植物中的一种天然酶，能够促进酚类化合物的氧化，可氧化几乎所有具有ρ
‑
多酚相似结构的底物，在众多领域应用广泛。然而已报道的研究主要关注纳米酶的催化能力，对催化底物的选择性还鲜有报导。手性纳米材料具有高选择性和立体控制性，可实现手性物质的选择性转化，因此它们成为了替代天然酶最有潜力的备选材料。开发和构建与漆酶催化能力相似且具有对映选择性的纳米酶，对于促进手性分子的催化转化、生物传感、免疫测定、癌症诊断、环境中有毒有害物质降解等领域的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述不足之处，提供一种具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法及其应用，其制备方法简单，对映选择性催化性能优异。
[0006]本专利技术的技术方案，一种具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，采用铜离子溶液、钴离子溶液、硫代乙酰胺溶液和青霉胺在碱性条件下通过一步法直接制备硫化铜钴纳米花，反应过程处于惰性气体氛围中。
[0007]进一步地，一步法进行反应后，需要在惰性气体氛围中持续进行反应一段时间，即生成硫化铜钴纳米花。
[0008]进一步地，所述硫化铜钴纳米花具体为L
‑
、D
‑
两种手性构型。
[0009]进一步地，步骤为：配制铜离子溶液、钴离子溶液、青霉胺溶液、碱性溶液和硫代乙酰胺溶液；将铜离子溶液、钴离子溶液和青霉胺溶液依次加入纯水中，混合均匀后在搅拌状态下逐滴加入配置好的碱性溶液和硫代乙酰胺溶液；向反应溶液中持续通惰性气体进行高温反应；停止加热，在室温氮气氛围下继续搅拌反应；反应完全结束后，离心去除上清液，取
沉淀用水重悬，即得到硫化铜钴纳米花。
[0010]进一步地，所述铜离子溶液具体为Cu(ClO4)2溶液；所述钴离子溶液具体为CoCl2·
6H2O溶液；所述碱性溶液具体为NaOH溶液。
[0011]进一步地，所述铜离子溶液浓度为60
‑
140mg/mL，钴离子溶液浓度为70
‑
150mg/mL，青霉胺溶液浓度为90
‑
120mg/mL，碱性溶液为30
‑
50mg/mL的NaOH溶液，硫代乙酰胺溶液浓度为80
‑
120mg/mL。
[0012]进一步地，取2
‑
5mL的Cu(ClO4)2溶液、3
‑
7mL的CoCl2·
6H2O溶液和20
‑
40mL的青霉胺溶液依次加入400
‑
500mL纯水中，混合均匀；随后逐滴滴加NaOH溶液至溶液pH为8
‑
9，继续滴加0.5
‑
1.5mL浓度为80
‑
120mg/mL的硫代乙酰胺溶液；向反应溶液中持续通惰性气体，使反应液在70
‑
100℃下反应8
‑
15h；停止加热，在室温惰性气体氛围下继续搅拌反应16
‑
36h；反应结束后，离心去除上清液，取沉淀用水重悬，即得到硫化铜钴纳米花。
[0013]所述方法制备得到的具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花。
[0014]具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的应用，将其替代漆酶用于催化氧化反应。
[0015]进一步地，将其作为催化剂催化氧化L
‑
肾上腺素。
[0016]进一步地，取50
‑
200μL浓度为0.5
‑
2mg/mL的硫化铜钴纳米花加入至含有500
‑
1500μL、pH为6
‑
8的PBS缓冲液和60
‑
180μL浓度为1
‑
3mg/mL的L
‑
肾上腺素混合溶液中，敞口反应1
‑
2h；将反应液在7000
‑
10000rpm离心5
‑
20min，去除硫化铜钴纳米花，得到肾上腺素色素
[0017]进一步地，本专利技术所述惰性气体为氮气。
[0018]本专利技术制备的具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花反应机理如图12所示。采用一步法制备反应常规情况下会生成硫化铜钴，但不会有外层的片状结构，初步反应结束后进一步进行无氧反应可以使得硫化铜钴在核外层生长一层纳米花型。
[0019]本专利技术构建了一种具有手性光学活性的硫化铜钴无机纳米材料，可以作为纳米酶，应用于制药和工业生产领域的立体选择性化合物的合成和分离；可以应用于生物传感器的制造，通过特定的信号传递和调节，实现对生物物质的快速检测，从而提高检测效率；可以用于生物分离，从而解决化学分离技术中存在的问题，有效降低污染。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术合成的硫化铜钴无机纳米粒子具有强手性光学活性，其制备方法简单，具有类酚氧化酶活性，且所制备的纳米花形貌增加了纳米材料与催化底物的接触面积从而增加催化效率；所制备材料也可用于水处理与土壤生物修复，在环境催化和快速检测方面具有广阔的应用前景。
附图说明
[0021]图1L
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的透射电子显微镜照片。
[0022]图2L
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的高分辨透射电子显微镜照片。
[0023]图3L
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的EDX
‑
Mapping图。
[0024]图4L
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的X射线衍射光谱。
[0025]图5L
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的X射线电子能谱。
[0026]图6L/D
‑
青霉胺修饰的硫化铜钴纳米花的圆二色光谱。
[0027]图7L/D
‑
青霉胺修饰的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是：采用铜离子溶液、钴离子溶液、硫代乙酰胺溶液和青霉胺在碱性条件下通过一步法直接制备硫化铜钴纳米花，反应过程处于惰性气体氛围中。2.如权利要求1所述具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是：所述硫化铜钴纳米花具体为L
‑
、D
‑
两种手性构型。3.如权利要求1所述具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是步骤为：配制铜离子溶液、钴离子溶液、青霉胺溶液、碱性溶液和硫代乙酰胺溶液；将铜离子溶液、钴离子溶液和青霉胺溶液依次加入纯水中，混合均匀后在搅拌状态下逐滴加入配置好的碱性溶液和硫代乙酰胺溶液；向反应溶液中持续通惰性气体进行高温反应；停止加热，在室温氮气氛围下继续搅拌反应；反应完全结束后，离心去除上清液，取沉淀用水重悬，即得到硫化铜钴纳米花。4.如权利要求3所述具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是：所述铜离子溶液具体为Cu(ClO4)2溶液；所述钴离子溶液具体为CoCl2·
6H2O溶液；所述碱性溶液具体为NaOH溶液。5.如权利要求4所述具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是：所述铜离子溶液浓度为60
‑
140mg/mL，钴离子溶液浓度为70
‑
150mg/mL，青霉胺溶液浓度为90
‑
120mg/mL，碱性溶液为30
‑
50mg/mL的NaOH溶液，硫代乙酰胺溶液浓度为80
‑
120mg/mL。6.如权利要求5所述具有手性光学活性的硫化铜钴纳米花的制备方法，其特征是：取2
‑
5mL的Cu(ClO4)2溶液、3
‑
7mL的CoCl2·...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斯，司庆睿，林恒伟，丁棋，孙山，王芳，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：