[发明专利]一种中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有类似过氧化物酶活性的中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物及其应用。

背景技术

自从阎锡蕴课题组发现Fe₃0₄纳米粒子具有类似过氧化物酶特性以来，纳米粒子作为过氧化物模拟酶的研究受到广泛关注，此后，许多不同种类的纳米粒子如Au，Pt，CeO₂，FeS，CuO，CuS纳米片，碳量子点，羧基化碳纳米管等不断被发现具有过氧化物模拟酶活性。与天然酶相比，纳米微粒过氧化物模拟酶具有稳定性高、制备简单、催化活性高等优点，在生物分析和废水治理方面具有广泛的应用前景。然而，这些纳米材料模拟酶仍存在一些缺陷，例如，单一的Fe₃0₄磁性纳米粒子过氧化物酶活性远远低于辣根过氧化物酶，FeS纳米颗粒不太稳定易受空气氧化，从而导致其催化活性发生改变，这些因素都极大地限制了纳米模拟酶的大规模实际应用和推广。

两种或两种以上不同的纳米颗粒构成诸如核壳、异质结构等具有相互接触的界面的纳米材料，称为纳米复合材料。纳米复合材料不仅能保持单个组分的性质，而且还表现出许多新颖特性，如增强或改善单个组分的催化性能或者提供新的功能。因而，发展二元或三元复合型纳米材料，发挥复合材料的协同催化效应，是解决上述问题的一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物及其应用，该纳米复合物结合了硫化铜与聚吡咯两种纳米材料的优点，复合后，中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物的协同催化效果明显优于单一硫化铜颗粒或聚吡咯颗粒，具有催化效率高，显色时间短，使用量少，化学活性稳定，适用范围广等显著优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有类似过氧化物酶活性的中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物。

所述中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物的制备是利用氧化剂在中空硫化铜纳米颗粒表面氧化聚合一层聚吡咯；

具体制备方法包括：以氧化亚铜为模板，加入硫化钠硫化氧化亚铜，经过柯肯达尔效应，逐渐形成中空硫化铜，然后加入吡咯单体和氧化剂，将吡咯单体氧化聚合形成聚吡咯壳层后冷冻干燥即得。

所述氧化剂为过硫酸铵；

所述中空硫化铜纳米颗粒的粒径为100nm；

所述聚合是在室温下进行；

表面聚吡咯壳层厚度控制在5~10nm。

所述中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物通过催化H₂O₂产生强氧化性的羟基自由基，能氧化TMB产生显色反应，用于食品、血液中葡萄糖含量的检测分析。

所述中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物通过催化H₂O₂产生羟基自由基，能应用于污水中有机污染物的氧化降解。

所述有机污染物包括亚甲基蓝、罗丹明B、苯酚、三氯苯酚、甲基橙、多氯联苯。

本发明的显著优点在于：

（1）水溶液中的葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下可与氧发生反应，定量产生H₂O₂，中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物活化H₂O₂产生强氧化性的羟基自由基，再将TMB氧化成oxTMB，通过测定oxTMB的紫外吸收值，可间接检测出溶液中葡萄糖含量，其最低检测限为0.625μM。

（2）本发明中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物结合了硫化铜与聚吡咯两种纳米材料的优点，复合后，中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物的协同催化效果明显优于单一硫化铜颗粒或聚吡咯颗粒，具有催化效率高，显色时间短，使用量少，化学活性稳定，适用范围广等显著优点。

附图说明

图1为中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物的TEM图。

图2为中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物（CuS-PPy）、中空硫化铜纳米颗粒（CuS）和聚吡咯颗粒（PPy）催化TMB显色反应所得的紫外-可见光谱图；纵坐标为吸收值，横坐标为波长（纳米）。

图3为不同pH值对中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物催化TMB显色效果的影响；纵坐标为吸收值，横坐标为波长（纳米）。

图4为不同温度条件对中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物催化TMB的显色效果的影响；纵坐标为吸收值，横坐标为波长（纳米）。

图5为利用中空硫化铜/聚吡咯纳米复合物测定葡萄糖含量的标准曲线图，纵坐标为吸收值，横坐标为葡萄糖浓度。