[发明专利]一种碳纳米颗粒高效催化TMB显色反应的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术领域，具体涉及碳纳米材料中的碳纳米颗粒(Carbon Nanoparticles)的催化反应。

背景技术

碳纳米颗粒(CNPs)是最近兴起的一种新型的碳纳米材料，它与碳纳米管(CNTs)、石墨烯(graphene)等其他碳材料都属于目前纳米材料领域研究的前沿。目前已经有人报道了用石墨烯和碳纳米管及其他碳纳米材料来催化各类化学反应，Qu等人于2010年在欧洲化学(Chem.Eur.J.)上发表了关于用单壁碳纳米管(SWNTs)在H2O2的存在下来催化3，3，5，5-四甲基联苯胺(TMB)的变色反应，主要是发现了SWNTs有类似于过氧化物酶的活性，通过能量色散X射线分析(EDX)，这种催化活性并不是由于掺杂在SWNTs中的微量的金属催化剂所导致的，并且它的催化活性与环境中的pH，温度，H2O2的浓度都有很大的关系，这些特点都表明SWNTs的催化活性类似于辣根过氧化物酶(HRP)。而且Qu等人又在随后的先进材料(AdvancedMaterials)上报道了用羧基化的氧化石墨烯(GO-COOH)在H2O2的存在下来催化TMB的变色反应，通过动力学研究表明，GO-COOH相比于HRP而言，具有更高的催化活性。并且可以利用GO-COOH的催化活性来检测检测血清中的葡萄糖的含量，这就为糖尿病患者的血糖检测提供了一种新的方法，虽然迄今为止，有大量的葡萄糖传感器已经被报道，但在这些传感器当中，大多数的葡萄糖氧化酶都是用的是HRP，相比于HRP而言，GO-COOH具有更加明显的优势，例如成本低廉，比较容易获得，不易生物降解，不易变性等等，最近，Lee等人又报道了关于碳量子点(CQDs)进行的光催化反应，这篇文章发表在了德国应用化学杂志上(Angew.Chem.)，由于碳量子点具有优良的上转换发光性能，可以吸收长波长的光，发射出短波长的光。将这种碳量子点与二氧化钛或者是二氧化硅组成TiO2/CQDs或SiO2/CQDs的纳米复合物光催化剂，就可以利用自然光来激发CQDs，使CQDs发射出短波长的光来激发TiO2或者SiO2催化降解环境中的有害物质。

碳纳米颗粒，作为一种新的材料，目前正受到人们的广泛关注。迄今为止，已经有人相继报道了用石墨烯和单壁碳纳米管来催化化学反应，但是还没有人报道用碳纳米颗粒来催化化学反应。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出了一种碳纳米颗粒高效催化TMB显色反应的方法。相比于其他碳纳米材料催化TMB变色反应，用碳纳米颗粒作为催化剂具有材料便宜，显色时间短，催化效率高等优良的特点，且碳纳米颗粒的催化效果要远远好于石墨烯和单壁碳纳米管。

本发明的技术方案是：一种碳纳米颗粒高效催化TMB显色反应的方法，该方法为将TMB溶液、H2O2和表面活性剂修饰的碳纳米颗粒加入水中，摇匀，在紫外可见光谱仪下测量随时间变化的吸收值，吸收值变化越大显色越明显。

具体为：在400μL水中，加入最终浓度为250μM TMB溶液和最终浓度为0.25μM-500μM的H₂O₂，再加入5μL-40μL浓度为1mg/mL的表面活性剂修饰的碳纳米颗粒，摇匀，在652nm的波长下测量随时间变化的吸收值，吸收值变化越大显色越明显。

所述表面活性剂SDS，DNA，DTAB，Tuwen20中的任意一种；其中优选SDS。

所述碳纳米颗粒的大小为20nm-70nm，其中优选20nm。

所述H₂O₂的加入量为每400μL水中加入500μM。

当所述表面活性剂为SDS时，优选加入量为每400μL水中加入10μL。

当所述表面活性剂为DNA时，优选加入量为每400μL水中加入40μL。

当所述表面活性剂为DTAB时，优选加入量为每400μL水中加入40μL。

当所述表面活性剂为Tuwen20，优选加入量为每400μL水中加入40μL。

下面对本发明做进一步的解释和说明：

本发明在上述技术方案的基础上考察了不同因素的变量对本发明的影响：

1、考察了不同浓度的双氧水对SDS修饰的碳纳米颗粒催化TMB的变色，见实施例2。

2、考察了不同表面活性剂修饰的碳纳米颗粒在双氧水的存在下来催化TMB的变色，见实施例1、8、9。

3、考察了每种表面活性剂修饰的碳纳米颗粒在双氧水的存在下来催化TMB的变色的最佳浓度，见实施例3、4、5、6。