具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的制备及可视化检测过氧化氢

发布时间：2017-09-01 00:05

  本文关键词：具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的制备及可视化检测过氧化氢

  更多相关文章： FeVO_4纳米带 过氧化物酶活性 可视化检测 过氧化氢

【摘要】：天然酶参与着生物体内的一系列生物化学反应,具有高效和专一催化性能,对于生命体的新陈代谢活动起到重要作用。但是天然酶的本质是蛋白质(少数为RNA),这就决定了天然酶在极端环境下易失去酶的活性,它的实际应用极大地受到外界环境条件的限制。随着纳米技术的发展,纳米材料催化领域也逐渐被开发出来。在生物体的生理生化反应中,过氧化物酶发挥着重要的作用,而且过氧化氢在一些目标物质的分析和检测中常常作为一种重要的中间物质。2007年,研究者首次发现了Fe3O_4磁性纳米粒子具有过氧化物模拟酶活性,至今,金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、碳基纳米材料等相继被证明具有模拟酶活性。纳米材料模拟酶可以弥补天然酶分离、提取、纯化成本较高和稳定性不足的缺陷。本论文研究的目的是开发一种新颖、易获得和高灵敏度可视化检测过氧化氢系统,并将钒酸铁过氧化氢模拟酶作为一种生物催化剂用于过氧化氢浓度检测、生物医学分析和残留过氧化氢污水处理。本文主要研究内容如下:1.具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的制备。研究中以NH4VO_3和Fe(NO_3)3·9H_2O为原料,采用水热合成法,通过调节制备反应体系,在pH为1.0、4.0、7.0和10.0条件下制备了钒酸铁纳米材料,分别命名为FeVO_4-1、Fe VO_4-4、Fe VO_4-7和Fe VO_4-10。2.具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的表征。运用TEM、FESEM、XRD、EDX、XPS和BET手段对于钒酸铁样品的晶体结构进行了研究。发现不同的pH条件下制备的钒酸铁纳米材料具有不同的晶体结构和形貌特征,在pH=4条件下制备的Fe VO_4-4(-4代表pH=4)呈纳米带状结构,具有最大比表面积,较大的比表面积会提供更多催化所需的活性位点,可以提高纳米材料模拟酶的催化活性。3.钒酸铁过氧化物模拟酶的酶催化活性研究。在过氧化氢存在的条件下,钒酸铁纳米材料模拟酶能够高效催化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)的氧化,生成一种蓝色氧化物,此氧化物在波长652 nm处有特征吸收峰。基于这一原理,本文比较了不同pH条件下制备的钒酸铁纳米材料过氧化物酶活性强弱,结果发现FeVO_4-4展现出了最优良的过氧化物酶活性,这与其具有良好的晶体结构和较大的比表面积有关。研究发现底物过氧化氢浓度、pH以及温度等外界环境因素和钒酸铁过氧化物模拟酶自身浓度因素共同影响着钒酸铁过氧化物模拟酶酶促反应速率,实验中优化获得钒酸铁过氧化物模拟酶最适反应条件。设计了钒酸铁过氧化物模拟酶稳态动力学实验,证明钒酸铁过氧化物模拟酶酶催化反应符合乒乓机制。通过重复性实验证明FeVO_4-4 NBs过氧化物模拟酶具有良好的可重复利用性和长期稳定性。4.具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的应用。基于FeVO_4-4 NBs高效的过氧化物酶催化活性,该研究成功建立了一种新型可视化检测过氧化氢体系,过氧化氢的检测限能够低至0.2μM。选择性实验和实际样品检测实验很好的证明了FeVO_4-4 NBs-H_2O_2-TMB可视化检测系统具有选择特异性和广泛适用性的特点。
【关键词】：FeVO_4纳米带 过氧化物酶活性 可视化检测 过氧化氢
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ138.11;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 中英词表11-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 纳米材料12
• 1.3 具有模拟酶性质的纳米材料12-17
• 1.4 纳米材料在比色传感器中的应用17-20
• 1.5 过氧化氢检测方法和检测意义20-21
• 1.6 本文研究的目的以及意义21-24
• 第二章 具有过氧化物酶活性的钒酸铁纳米材料的制备及其表征研究24-33
• 1 前言24
• 2 材料与方法24-27
• 2.1 实验材料24-25
• 2.2 实验方法25-27
• 3 结果与讨论27-32
• 4 本章小结32-33
• 第三章 FeVO_4过氧化物模拟酶的酶催化活性研究33-48
• 1 前言33
• 2 材料与方法33-37
• 2.1 实验材料33-34
• 2.2 实验方法34-37
• 3 结果与讨论37-46
• 3.1 FeVO_4-4 NBs过氧化物酶活性探究和对四种不同p H条件下制备的FeVO_4纳米材料过氧化物酶活性比较37-39
• 3.2 FeVO_4-4 NBs过氧化物模拟酶最适反应条件研究39-41
• 3.3 FeVO_4-4 NBs过氧化物模拟酶稳态动力学研究41-42
• 3.4 FeVO_4-4 NBs过氧化物模拟酶酶促机理探究42-44
• 3.5 FeVO_4-4 NBs过氧化物模拟酶稳定性和可重复利用性44-46
• 4 本章小结46-48
• 第四章 具有过氧化物酶活性钒酸铁纳米材料的应用48-54
• 1 前言48
• 2 材料和方法48-49
• 2.1 实验材料48
• 2.2 实验方法48-49
• 3 结果和分析49-52
• 3.1 FeVO_4-4 NBs过氧化氢模拟酶在过氧化氢检测中分析与应用49-51
• 3.2 FeVO_4-4TMB-H_2O_2可视化检测过氧化氢系统选择性实验51
• 3.3 FeVO_4-4TMB-H_2O_2可视化检测过氧化氢系统实际样品分析实验51-52
• 4 本章小结52-54
• 第五章 总结54-56
• 参考文献56-63
• 在读期间发表论文63-64
• 致谢64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜仕国,施冬梅,邓辉;纳米材料的特异效应及其应用[J];自然杂志;2000年02期

2 ;纳米材料 新世纪的黄金材料[J];城市技术监督;2000年10期

3 ;什么是纳米材料[J];中国粉体技术;2000年05期

4 邹超贤;纳米材料的制备及其应用[J];广西化纤通讯;2000年01期

5 吴祖其;纳米材料[J];光源与照明;2000年03期

6 ;纳米材料的特性与应用方向[J];河北陶瓷;2000年04期

7 沈青;纳米材料的性能[J];江苏陶瓷;2000年01期

8 李良训;纳米材料的特性及应用[J];金山油化纤;2000年01期

9 刘冰,任兰亭;21世纪材料发展的方向—纳米材料[J];青岛大学学报(自然科学版);2000年03期

10 刘忆,刘卫华,訾树燕,王彦芳;纳米材料的特殊性能及其应用[J];沈阳工业大学学报;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王少强;邱化玉;;纳米材料在造纸领域中的应用[A];'2006（第十三届）全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年

2 宋云扬;余涛;李艳军;;纳米材料的毒理学安全性研究进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

4 钟家湘;葛雄章;刘景春;;纳米材料改造传统产业的实践与建议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孙树声;;纳米材料的应用及科研开发[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

6 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孙鹏;张颖花;;纳米材料的潜在性危害问题[A];中国毒理学通讯[C];2001年

8 张一方;吕毓松;任德华;陈永康;;纳米材料的二种制备方法及其特征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

9 古宏晨;;纳米材料产业化重大问题及共性问题[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

10 马玉宝;任宪福;;纳米科技与纳米材料[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年

2 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年

3 ;纳米材料七项标准出台[N];世界金属导报;2005年

4 通讯员 韦承金邋记者 冯国梧;纳米材料也可污染环境[N];科技日报;2008年

5 廖联明;纳米材料 利弊皆因个头小[N];健康报;2009年

6 卢水平;院士建议开展纳米材料毒性研究[N];中国化工报;2009年

7 郭良宏 中国科学院生态环境研究中心研究员 江桂斌 中国科学院院士;纳米材料的环境应用与毒性效应[N];中国社会科学报;2010年

8 记者 任雪梅　莫璇;中科院纳米材料产业园落户佛山[N];佛山日报;2011年

9 实习生 高敏;纳米材料：小身材涵盖多领域[N];科技日报;2014年

10 本报记者 李军;纳米材料加速传统行业升级[N];中国化工报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨杨;功能化稀土纳米材料的合成及其生物成像应用[D];复旦大学;2014年

2 王艳丽;基于氧化钛和氧化锡纳米材料的制备及其在能量存储中的应用[D];复旦大学;2014年

3 吴勇权;含铕稀土纳米材料的功能化及其生物成像应用研究[D];复旦大学;2014年

4 曹仕秀;二硫化钨(WS_2)纳米材料的水热合成与光吸收性能研究[D];重庆大学;2015年

5 廖蕾;基于功能纳米材料的电化学催化研究[D];复旦大学;2014年

6 胥明;一维氧化物、硫化物纳米材料的制备，，功能化与应用[D];复旦大学;2014年

7 李淑焕;纳米材料亲疏水性的实验测定与计算预测[D];山东大学;2015年

8 范艳斌;亚细胞水平靶向的纳米材料的设计、制备与应用[D];复旦大学;2014年

9 丁泓铭;纳米粒子与细胞相互作用的理论模拟研究[D];南京大学;2015年

10 骆凯;基于金和石墨烯纳米材料的生物分子化学发光新方法及其应用[D];西北大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 向芸颉;卟啉纳米材料的制备及其应用研究[D];重庆大学;2010年

2 张洁;ZnO基纳米材料的制备及其性质研究[D];安徽大学;2015年

3 温俊涛;磷化钴纳微米材料的合成及性能研究[D];陕西科技大学;2015年

4 张洲;电荷转移盐杂化纳米材料的可控制备和性质的研究[D];燕山大学;2015年

5 韩林;铂基异质结构纳米材料及其电催化性能[D];中国地质大学(北京);2015年

6 程莎;可控形貌氧化铝的制备及吸附性能的研究[D];陕西科技大学;2015年

7 陈中辉;聚合物纳米材料的合成及其对有机染料吸附性能的研究[D];郑州大学;2015年

8 宋懿朋;一种多功能聚合物纳米材料的生物学效应的研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2015年

9 张文涛;食品功能因子/二维纳米材料复合物的制备及其抗肿瘤活性研究[D];西北农林科技大学;2015年

10 万丹;基于功能性纳米材料的肽组学富集及蛋白质高效酶解的新方法研究[D];复旦大学;2014年

本文编号：768710