[发明专利]Pt纳米颗粒在EMT上高度分散的Pt/EMT及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能化沸石材料技术领域，具体为Pt纳米颗粒在EMT上高度分散的Pt/EMT及其制备方法和应用。本发明将Pt NPs（5〜8 nm）均匀地负载到超小型EMT沸石（15〜20 nm）载体上，制备得Pt高度分散的Pt/EMT纳米复合材料。该Pt/EMT纳米材料可以很好地分散在水中形成均匀的悬浮液，然后在过氧化氢的存在下作为一种较好的过氧化物类催化剂来氧化3,3,5,5‑四甲基联苯胺；并用于检测出溶液中葡萄糖的含量；由于对葡萄糖具有很高的选择性，可用于准确测量包括人血清和果汁在内的样品中的葡萄糖浓度，在临床诊断、制药、食品等领域中具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于功能化沸石材料技术领域，具体涉及一种Pt/EMT及其制备方法和作为过氧化物酶模拟物的应用。

背景技术

2007年，在关于Fe₃O₄纳米颗粒（NPs）的固有酶活性的第一份报告中，基于无机纳米材料的人工酶模拟物的研究，由于其相对于天然酶的明显优势而在生化和生物测定应用中引起了广泛兴趣，在过去的十年中，大量具有不同结构和组成的无机纳米材料，例如金属氧化物，种贵金属，种金属硫化物，等已被合理地设计为过氧化物酶样催化反应中的模拟纳米酶。作为最常见的贵金属之一，在化学过程中广泛用作催化剂，铂（Pt）被广泛认为是最具活性的过氧化物酶模拟物之一。然而，Pt聚集导致的高成本和容易失活的缺点极大地限制了其应用，并且迄今为止，在包括生物传感在内的实际生物应用中尚未对其进行大量研究。克服这些障碍的一种策略是控制Pt纳米材料的尺寸和结构以实现优异的酶活性，例如合成超小Pt纳米团簇，多孔Pt纳米管，立方Pt纳米晶体，不规则形状的Pt NPs 等。另一种策略是基于具有良好设计的稳定结构和多功能性的Pt /载体复合纳米材料的合成，通常是通过将PtNPs均匀分散在某些合适的载体上来实现，这些载体包括Pt/CeO2纳米复合材料，Au @Pt核壳纳米棒，哑铃状PtPd-Fe₃O₄ NP，ferritin-Pt NP，树枝状大分子包裹的Pt NP，中孔二氧化硅包裹的Pt NP 等等。尽管这些负载Pt的杂化纳米复合材料在酶模拟反应中表现出令人满意的性能，但仍然难以获得高质量的低成本载体并实现Pt NPs在载体上/内部的高度均匀分散。

与介孔材料（例如介孔SiO₂）不同，沸石是一种结晶的硅铝酸盐，其规则的微孔（孔径2 nm）与发达的通道互连，显示出稳定的骨架结构，良好的布朗斯台德/路易斯酸度和形状选择性。通常，大多数沸石（例如Y（FAU），ZSM-5（MFI），β（BEA），SSZ-13（CHA）等）可以通过传统的水热法方便地合成，广泛用作低成本工业催化剂或大规模催化剂载体。近年来，对纳米沸石和中孔沸石的研究引起了广泛的关注，主要是因为它们可以克服微孔内的扩散限制并改善运输，反应物对活性位点的可及性。尽管已经报道了许多纳米尺寸的沸石，但通过无模板方法获得超小型沸石纳米晶体（15 nm）仍然是一个巨大的挑战。最近，通过精确控制低温下的成核动力学（30℃），Mintova和他的同事们从不含模板的胶体前体中合成了包括EMT（10〜20 nm）和Y（10〜70 nm）的超小型沸石材料，都具有3维12元环形通道系统，可以高度分散在水中形成均匀的悬浮液。除了在异构化，烷基化和芳构化反应中作为沸石Y等出色的催化剂性能外，EMT沸石还可以通过引入银离子和随后的还原反应作为银纳米颗粒的理想主体，这主要是由于其低的Si/Al比，因此，这些纳米尺寸的Ag-EMT沸石可在水性悬浮液中稳定化，以用于长期抗菌应用。纳米级Pt / EMT沸石因其固有的表面酸度，低硅铝比，EMT的超小粒径，Pt NP的均匀分散和在水中的均匀悬浮特性，被用作高性能的酶模拟物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能的Pt纳米颗粒在超小EMT上高度分散的Pt/EMT及其制备方法和作为过氧化氢酶模拟物催化剂的应用。

本发明利用EMT沸石固有的表面酸度、低硅铝比、超小粒径等特点，通过浸渍还原法使得Pt纳米颗粒的均匀的分散在EMT沸石的表面，制备得到高性能Pt/EMT催化剂；该催化剂可作为过氧化氢酶模拟物。