类水滑石纳米片及其复合物的模拟酶催化性能研究

摘要

光化学传感器由于具有灵敏度高，便于传递和控制，响应迅速，成本低廉等优点，在环境检测和保护、科研、日常生活中，被广泛地应用。光化学传感器的优劣，取决于敏感材料的使用以及测试方法，近几年发展起来的纳米材料成为了研究光化学传感器的重要课题。纳米材料具有较大的比表面积，具有良好的量子效应，易于功能化，拥有比较好的催化性能等理化性质，为发展高选择性和高灵敏性的光化学传感器提供了平台。本研究通过对纳米材料的制备及剥离，纳米材料的功能化复合，制备了一系列组建光化学传感器的载体。本研究基于材料优良的光学性质及过氧化物模拟酶催化活性，构建了以下三种光化学传感器： （1）基于NiFe-LDHNS 薄层纳米片的催化活性实现了H2O2和葡萄糖的比色检测。本研究利用饱和的天冬酰胺溶液，在45℃条件下，对Ni-Fe层状类水滑石进行水浴震荡48小时，从而实现剥离，得到稳定存在的红褐色悬浮状胶体，剥离完成后利用SEM、TEM、IR、XRD等对材料进行表征。首先用剥离前的层状类水滑石材料催化H2O2氧化TMB，然后再用剥离后的二维NiFe-LDHNS 催化H2O2和TMB的反应，对比发现剥离后的NiFe-LDHNS具有更高的过氧化物模拟酶催化性能。在 NiFe-LDHNS 存在的情况下，H2O2将无色的TMB 氧化成蓝色的氧化态 TMB,氧化态 TMB 在 652nm 下具有紫外可见吸收，其吸光度与H2O2的浓度成正比，因此可用于检测H2O2；由于葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下产生H2O2，该研究也可用于葡萄糖的检测，实验还对NiFe-LDHNS过氧化物模拟酶催化的选择性进行了研究，通过对比葡萄糖、果糖、麦芽糖的反应情况，发现对葡萄糖具有良好的选择性。 （2）基于氧化石墨烯剥离的NiFe-LDHNS 对H2O2和葡萄糖的比色检测。本研究将5g氧化石墨烯均匀分散到100mL的去离子水中，然后将研磨后的Ni-Fe层状类水滑石散入其中，45℃条件下，水浴振动48小时，得到红褐色的氧化石墨烯剥离的NiFe-LDHNS 。对产品进行SEM、TEM、IR、XRD等一系列表征，然后对比剥离前后的材料催化 H2O2和 TMB的情况，发现用氧化石墨烯剥离的NiFe-LDHNS具有更好地催化性能，从而建立了检测葡萄糖的模型，实验还研究了 NiFe-LDHNS 过氧化物模拟酶催化的选择性，在与果糖、麦芽糖的对比中，发现NiFe-LDHNS对葡萄糖具有良好的选择性。 （3）基于金纳米颗粒和NiFe-LDHNS 纳米复合材料对H2O2和葡萄糖的检测。利用柠檬酸三钠将氯金酸还原为金纳米颗粒，然后将其与甲酰胺剥离的NiFe-LDHNS 复合，得到具有良好的催化性能的复合材料，对材料进行 SEM、TEM、IR 等一系列表征。研究表明此复合材料能很好地催化 H2O2氧化 TMB，由于它拥有极高的过氧化物模拟酶性能，以此建立了一种检测H2O2和葡萄糖的方法。

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