基于双金属纳米酶的比色传感器的构建及应用
发布时间：2021-07-20 03:51
天然酶因其优良的酶催化性能广泛参与各种生物反应,但其制备复杂、储存条件苛刻、不稳定、成本高等缺点限制了它的应用。近些年,纳米酶由于制备简单、成本低、稳定性高、量产等优点引起了广大研究者的关注。利用纳米酶模拟天然酶的性能是一个重要的研究方向。双金属纳米材料因其具有优异的光电催化性能而被广泛应用于光学、电子学、生物医药、传感器等领域。石墨烯是一种具有较高的导电性以及较大的比表面积的二维纳米材料,也广泛应用于各个领域。二者的协同作用将赋予复合纳米材料更多优异的性能。在本论文中,我们用聚苯乙烯磺酸钠（PSS）功能化的石墨烯（Gr）作为基底材料,将合成的三种不同类型的双金属纳米材料（Pt Cu,Pd Cu,Co Cu）分别负载到功能化的石墨烯表面,分别形成PSS-Gr/Pt Cu,PSS-Gr/Pd Cu,PSS-Gr/Cu Co纳米复合材料,并对这三种复合材料的过氧化物酶及氧化酶性质进行了研究。基于双金属之间及双金属与石墨烯之间的协同作用,这三种双金属纳米复合材料表现出较好的纳米酶活性,并据此构建了几种传感器,实现了对多种物质的选择性检测。具体研究内容如下:（1）基于PSS-Gr/Pt Cu、...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NB-rGO模拟过氧化物酶原理图[5]
第一章绪论2了验证该石墨烯量子点优异的模拟酶性质，作者建立了两种比色传感器实现了对H2O2及葡萄糖的检测。实验结果表明与传统的纳米酶相比，O-GQDs具有高数倍的酶活性。图1.1NB-rGO模拟过氧化物酶原理图[5]碳点因其良好的生物相容性及光学特性，在生物传感中应用广泛。PradeepKumarYadav等人[7]对印楝叶片进行一锅水热法处理合成了一种生态友好、零成本的印楝碳量子点（N-CQDs）。该N-CQDs在过氧化氢（H2O2）存在下，对过氧化物酶底物3,3,5,5-四甲基联苯胺（TMB）具有类过氧化物酶的活性，基于此构建了一种检测H2O2的比色传感器（图1.2），并实现了对实际样品水果中抗坏血酸（AA）含量的测定。另外Mo、S共掺杂的碳量子点（Mo/S-CQDs）[8]和Mn-CDs[9]也被报道出具有模拟酶活性。图1.2N-CQDs模拟过氧化物酶原理图[7]1.1.2.2金属氧化物纳米酶
第一章绪论3Fe3O4纳米颗粒[2]被报道出具有过氧化物酶活性，即在H2O2存在下能催化TMB氧化成蓝色的氧化产物oxTMB，当用3.3-二氨基联苯胺（DAB）、邻苯二胺（OPD）两种底物代替TMB参与催化反应，DAB、OPD可被分别氧化成褐色和橙色的氧化产物。如图1.3实验结果表明Fe3O4具有典型的类过氧化物酶活性。图1.3Fe3O4模拟过氧化物酶显色反应[2]除了Fe3O4具有模拟酶活性之外，许多低成本和常见的金属氧化物也被证明具有酶催化性能，如Co3O4纳米颗粒和V2O5纳米线。Mu等人[10]证明了Co3O4纳米颗粒（NPs）具有类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性，并依据类过氧化物酶活性，构建了测定H2O2和葡萄糖的比色传感器。RuteAndré等人[11]证明V2O5纳米线对经典过氧化物酶底物，如2,2-偶氮二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)和3,3,5,5,-四甲基联苯胺（TMB）具有酶催化活性。此外，由于目前金属氧化物纳米材料的制备变得可控[12]，还有多种金属氧化物纳米酶被报道出具有模拟酶性能。Sun等人[13]合成出具有类氧化酶活性的MnO2纳米材料，并且实现了环境中金属离子的检测。另外，也有报道发现ZrO2[14]，CeO2[15]，Co3O4-CeO2[16]具有模拟酶的活性。1.1.2.3金属纳米酶在纳米酶领域中，贵金属（Pd、Pt、Ag、Au、Ir等）以及他们的复合物因其优良的催化性能被广泛使用。D.Karthiga等人[17]研究了表面电荷对Au纳米棒(GNRs)类过氧化物酶活性的影响，他们分别合成了表面带正电的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和负电的聚苯乙烯磺酸钠（PSS）修饰的Au纳米棒，这两种带有不同表面电荷的Au纳米棒在不同温度下表现出不同的模拟酶活性。通过对H2O2的检测表明带有负表面电荷的Au纳米棒具有较高的酶催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂碳纳米管用于双酚A的电化学检测[J]. 屈永祥,曹瑞拼,胡耀娟. 分析科学学报. 2019(05)
[2]基于纳米金颗粒团聚反应的分光光度法测定牛奶中三聚氰胺的含量[J]. 孔英戈,张少云,潘萍,刘映. 理化检验(化学分册). 2018(11)
[3]基于对荧光铜纳米簇合成的抑制检测三聚氰胺[J]. 欧丽娟,罗建新,孙爱明,陈思羽,王凌云. 分析化学. 2017(08)
[4]功能化石墨烯的制备及应用研究进展[J]. 杨程,陈宇滨,田俊鹏,郝思嘉. 航空材料学报. 2016(03)
[5]共价键功能化石墨烯研究进展[J]. 康永. 乙醛醋酸化工. 2014(11)
[6]双金属纳米材料与催化[J]. 刘向文,王定胜,彭卿,李亚栋. 中国科学:化学. 2014(01)
[7]双酚A在氮掺杂多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及测定[J]. 刘艳,涂心满. 分析试验室. 2012(03)
[8]双金属纳米材料的可控性合成研究进展[J]. 李中春,罗胜利,周全法. 稀有金属材料与工程. 2010(10)
[9]单扫示波极谱法测定食品包装材料中双酚A的研究[J]. 孙仕萍,马志东,张文德. 分析科学学报. 2002(06)
本文编号：3292067
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NB-rGO模拟过氧化物酶原理图[5]
第一章绪论2了验证该石墨烯量子点优异的模拟酶性质，作者建立了两种比色传感器实现了对H2O2及葡萄糖的检测。实验结果表明与传统的纳米酶相比，O-GQDs具有高数倍的酶活性。图1.1NB-rGO模拟过氧化物酶原理图[5]碳点因其良好的生物相容性及光学特性，在生物传感中应用广泛。PradeepKumarYadav等人[7]对印楝叶片进行一锅水热法处理合成了一种生态友好、零成本的印楝碳量子点（N-CQDs）。该N-CQDs在过氧化氢（H2O2）存在下，对过氧化物酶底物3,3,5,5-四甲基联苯胺（TMB）具有类过氧化物酶的活性，基于此构建了一种检测H2O2的比色传感器（图1.2），并实现了对实际样品水果中抗坏血酸（AA）含量的测定。另外Mo、S共掺杂的碳量子点（Mo/S-CQDs）[8]和Mn-CDs[9]也被报道出具有模拟酶活性。图1.2N-CQDs模拟过氧化物酶原理图[7]1.1.2.2金属氧化物纳米酶
第一章绪论3Fe3O4纳米颗粒[2]被报道出具有过氧化物酶活性，即在H2O2存在下能催化TMB氧化成蓝色的氧化产物oxTMB，当用3.3-二氨基联苯胺（DAB）、邻苯二胺（OPD）两种底物代替TMB参与催化反应，DAB、OPD可被分别氧化成褐色和橙色的氧化产物。如图1.3实验结果表明Fe3O4具有典型的类过氧化物酶活性。图1.3Fe3O4模拟过氧化物酶显色反应[2]除了Fe3O4具有模拟酶活性之外，许多低成本和常见的金属氧化物也被证明具有酶催化性能，如Co3O4纳米颗粒和V2O5纳米线。Mu等人[10]证明了Co3O4纳米颗粒（NPs）具有类过氧化物酶活性和类过氧化氢酶活性，并依据类过氧化物酶活性，构建了测定H2O2和葡萄糖的比色传感器。RuteAndré等人[11]证明V2O5纳米线对经典过氧化物酶底物，如2,2-偶氮二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)和3,3,5,5,-四甲基联苯胺（TMB）具有酶催化活性。此外，由于目前金属氧化物纳米材料的制备变得可控[12]，还有多种金属氧化物纳米酶被报道出具有模拟酶性能。Sun等人[13]合成出具有类氧化酶活性的MnO2纳米材料，并且实现了环境中金属离子的检测。另外，也有报道发现ZrO2[14]，CeO2[15]，Co3O4-CeO2[16]具有模拟酶的活性。1.1.2.3金属纳米酶在纳米酶领域中，贵金属（Pd、Pt、Ag、Au、Ir等）以及他们的复合物因其优良的催化性能被广泛使用。D.Karthiga等人[17]研究了表面电荷对Au纳米棒(GNRs)类过氧化物酶活性的影响，他们分别合成了表面带正电的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和负电的聚苯乙烯磺酸钠（PSS）修饰的Au纳米棒，这两种带有不同表面电荷的Au纳米棒在不同温度下表现出不同的模拟酶活性。通过对H2O2的检测表明带有负表面电荷的Au纳米棒具有较高的酶催化活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂碳纳米管用于双酚A的电化学检测[J]. 屈永祥,曹瑞拼,胡耀娟. 分析科学学报. 2019(05)
[2]基于纳米金颗粒团聚反应的分光光度法测定牛奶中三聚氰胺的含量[J]. 孔英戈,张少云,潘萍,刘映. 理化检验(化学分册). 2018(11)
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[4]功能化石墨烯的制备及应用研究进展[J]. 杨程,陈宇滨,田俊鹏,郝思嘉. 航空材料学报. 2016(03)
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[6]双金属纳米材料与催化[J]. 刘向文,王定胜,彭卿,李亚栋. 中国科学:化学. 2014(01)
[7]双酚A在氮掺杂多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及测定[J]. 刘艳,涂心满. 分析试验室. 2012(03)
[8]双金属纳米材料的可控性合成研究进展[J]. 李中春,罗胜利,周全法. 稀有金属材料与工程. 2010(10)
[9]单扫示波极谱法测定食品包装材料中双酚A的研究[J]. 孙仕萍,马志东,张文德. 分析科学学报. 2002(06)
本文编号：3292067
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