[发明专利]多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料模拟过氧化物酶

说明书

技术领域

本发明涉及具有模拟过氧化物酶特性的多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料，属于纳米技术和仿生技术领域。

背景技术

天然酶因其催化效率高、专一性强、反应条件温和而受到广泛的关注和应用。然而天然酶易受到多种物理、化学因素的影响而失去活性，并且还具有来源有限，提纯困难，价格昂贵等缺点，极大地限制了它们的应用。近年来，四氧化三铁等一些纳米材料模拟过氧化物酶的发现，使得纳米材料在生物催化领域的应用受到了广泛关注。纳米人工模拟酶具有制备简单、经济、快捷、耐高温和耐酸碱、性质稳定等诸多优势，在模拟生物酶方面显示出极其诱人的应用前景。

在人工模拟酶中，复合纳米材料的发展尤其引人关注，其特殊的结构能够协同增强两种或两种以上材料的功能，表现出强大的催化活性和特异性。贵金属（银，金，铂等）由于它们的化学稳定性好，熔点高等特点使其在物理，材料科学，生物和医学领域优势突出。但是，它们的团聚沉降是制约其应用的重要因素，如何保证纳米粒子在水体系的分散稳定性是解决问题的关键。

本发明提供了一种基于多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料的高活性、高稳定性模拟过氧化物酶。

发明内容

本发明的目的是提供一种以氧化石墨烯为基底，原位合成具有多孔结构的铂纳米粒子-氧化石墨烯复合材料，利用多孔结构的铂纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的优良催化特性模拟过氧化物酶。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料模拟过氧化物酶，其特征是多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料具有过氧化物酶特性，其催化过氧化氢氧化3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐显色。

所述多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料由以下方法制备的：往100 ml 0.5 mg/mL的氧化石墨烯水溶液中加入10 ml 7.9 mmol/L 氯铂酸溶液,混匀后水浴80℃下反应24小时，所得的水溶液冷却至室温后以5000 转每分钟离心5 分钟，弃去极少量沉淀物，取上清液，得到多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料水溶液，冷冻干燥后得到多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料粉末。

所使用的基底氧化石墨烯的制备方法为：称取325目鳞片石墨1.2 g，加入到144 mL浓度为18 mol/L的浓硫酸和16 mL浓度为15 mol/L的磷酸的混合溶液中；充分搅拌后，置于在0℃冰浴中；将7.2 g高锰酸钾以少量多次方式缓慢加入到以上混合溶液中；保持0℃冰浴，磁力搅拌3小时后，将所得墨绿混悬液转移至50℃温水浴中，控温12小时，得到的紫黑色混悬液缓慢加入到160 mL冰水混合物中，剧烈搅拌1小时；继而往溶液中逐滴滴加4 mL质量浓度为30%的过氧化氢溶液，溶液颜色突变为亮黄色，所得溶液经孔径为20-30微米的G1砂芯漏斗过滤，继而4000转每分钟离心30分钟，弃去上清液；加入80 mL 双蒸水充分振荡洗涤，4000转每分钟离心30分钟，弃去上清液，沉淀颜色呈土黄色；再加入80 mL质量浓度为30%的盐酸充分振荡洗涤，经为孔径20-30微米的G1砂芯漏斗过滤去除不溶颗粒，滤液4000转每分钟离心30分钟，弃去上清液，沉淀颜色继续加深；接着多次用无水乙醇将沉淀物洗至pH值为中性，4000转每分钟离心30分钟，弃去上清液，沉淀呈棕黄色；最后用乙醚冲洗沉淀，经孔径为1.5-2.5微米的G5砂芯漏斗过滤，获得滤饼，滤饼在室温下过夜晾干，得到棕色的氧化石墨；取50 mg棕色的氧化石墨溶解于100 mL双蒸水，常温下超声3小时，充分剥离后得到0.5 mg/mL透明澄清的棕黄色氧化石墨烯水溶液。

催化过氧化氢氧化3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐生成蓝色产物，该产物在652 nm处有最大吸收峰。

多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料催化过氧化氢氧化3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐的活性在磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲盐溶液pH范围在4.5-5.5内达到最大，在30℃以下温浴显色，催化体系不产生絮状物。

多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料催化过氧化氢氧化3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐产生的显色产物吸光值由多孔结构铂-氧化石墨烯复合纳米材料的浓度、3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐浓度和过氧化氢浓度来决定。

多孔铂-氧化石墨烯复合纳米材料对3，3’，5，5’-四甲基联苯胺盐酸盐的米氏常数为0.1864 mmol/L，对过氧化氢的米氏常数为221.4 mmol/L。