[发明专利]一种木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及重金属检测技术领域，具体涉及一种木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料，包括淀粉/二氧化硅微球和附着在所述淀粉/二氧化硅微球表面的木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒；所述木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒与所述淀粉/二氧化硅微球通过金硫键连接。在本发明中，木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒增加了对铅离子的吸附位点，提供了铅离子的吸附能力；木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒能够可视化检测铅离子，当捕捉到铅离子时，本发明提供的复合材料表现出明显的颜色变化，在去除废水中铅离子的同时还能够实现对铅离子的定量检测。

技术领域

本发明涉及重金属检测技术领域，具体涉及一种木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

检测铅离子的方法有非常多，比如原子吸收光谱法(AAS)、电化学方法、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)、荧光法、化学发光法和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。上述方法都需要大型仪器检测，且耗费大量的财力物力来检测，检测成本高，需要专业人员进行技术操作。但铅污染大多发生在一些贫困的工业区，无法进行及时地检测。因此，研究开发出高效便捷且价格低廉的具有实用性的检测方法具有重要的意义。

可视化检测的方法操作便捷、简单，且不依赖大型仪器，便可以实现及时检测环境中的污染物，因此可视化传感的方法在检测重金属的应用受到了科研人员的广泛关注。但目前还没有能够同时可视化检测和吸附水溶液中铅离子的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的复合材料对铅离子有优异的吸附能力，同时还能够可视化检测铅离子，具有广阔的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料，包括淀粉/二氧化硅微球和附着在所述淀粉/二氧化硅微球表面的木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒；所述木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒与所述淀粉/二氧化硅微球通过金硫键连接。

优选地，所述淀粉/二氧化硅微球为核壳结构，以淀粉为核层，以二氧化硅为壳层；所述木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒在淀粉/二氧化硅微球表面的负载量为3.6～4.5wt％。

本发明提供了上述技术方案所述木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

以正硅酸乙酯为硅源，以淀粉为主料，采用溶胶-凝胶法制备淀粉/二氧化硅微球；

将所述淀粉/二氧化硅微球和有机溶剂混合，得到淀粉/二氧化硅微球分散液；

将所述淀粉/二氧化硅微球分散液和巯基硅烷化试剂、水混合，进行接枝反应，得到巯基改性淀粉/二氧化硅；

将所述巯基改性淀粉/二氧化硅和木瓜蛋白酶溶液、金纳米颗粒分散液混合，静置，得到木瓜蛋白酶改性金纳米颗粒修饰淀粉/二氧化硅复合材料。

优选地，所述巯基改性淀粉/二氧化硅、木瓜蛋白酶溶液和金纳米颗粒分散液混合的方法为：先将木瓜蛋白酶溶液和金纳米颗粒分散液混合，得到混合溶液；然后将所述巯基改性淀粉/二氧化硅加入到所述混合溶液中。

优选地，所述巯基改性淀粉/二氧化硅、木瓜蛋白酶溶液中的木瓜蛋白酶和金纳米颗粒分散液中的金纳米颗粒的质量比为0.5～1.5g:10mL:100mL。

优选地，所述金纳米颗粒分散液的pH值为10～12。

优选地，所述金纳米颗粒分散液的制备方法包括以下步骤：

将氯金酸溶液进行加热，然后加入柠檬酸三钠溶液，进行还原反应，得到金纳米颗粒分散液。