[发明专利]纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶及其制备方法和应用。本发明所述的纳米酶中，钯铁双金属以原子级分散的团簇形式存在，提高了原子利用率，同时钯铁双金属具有协同催化作用，对比钯铁单金属纳米酶具有明显提高的酶催化活性。本发明制备的钯铁双金属团簇纳米酶，其制备过程简单易行，反应过程易控，且所制备的纳米碳负载双金属钯铁团簇纳米酶，无需外加光、电等条件，在酸性条件下室温即可催化空气中的氧气分解产生羟基自由基·OH，从而有效杀灭细菌。钯铁双金属团簇纳米酶表现出优异的催化抗菌性能，在未来的抗菌领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米酶催化抗菌技术领域，具体涉及一种纳米碳负载原子级分散钯铁双金属团簇纳米复合材料作为纳米酶催化抗菌的应用。

背景技术

由于过度使用抗生素引起了耐药性细菌的出现，细菌感染对人类的健康构成了日益增长的威胁，如何有效地杀灭细菌已经成为生物医学领域的重要挑战。为了减少抗生素的使用并应对细菌的侵袭，人们迫切需要设计并开发出新型的抗菌剂。纳米酶是一种既具有模拟天然酶催化活性，又具有纳米材料的独特性质的纳米复合材料。近来，具有氧化酶和过氧化物酶特性的纳米酶由于具有催化活性氧形成的能力已显示出作为有效抗菌剂的巨大潜力。

纳米酶具有强大和多样的酶催化活性，可以高效的催化氧气或过氧化氢分解产生活性氧物质，作用于细菌时会产生氧化应激，进而导致细菌死亡。氧化应激作用具有显著的杀灭细菌的效果，通过活性氧物质作用于细菌，破坏细菌结构和内部新陈代谢产生巨大损伤，从而有效杀灭细菌。在未来的生物材料和抗菌消毒等领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是，致力于开发具有双金属协同作用的高效催化抗菌性能的纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶，利用纳米碳作为载体，负载原子级分散的钯铁双金属团簇。该纳米酶应用于催化抗菌领域，可以催化空气中的氧气分解产生活性氧物质，达到完全灭活细菌。具有绿色高效，简易安全等特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶，是以纳米碳为载体，以原子级分散的钯铁双金属团簇为活性中心形成的纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶。

进一步的，上述的一种纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶，按质量百分比，钯的负载量为0.5％，铁的负载量为0.5％。

一种纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

1)将纳米金刚石@石墨烯复合材料均匀分散于水中得悬浮液，调节体系的pH为10，在搅拌下，将pH为4的钯盐和铁盐混合水溶液匀速滴入到悬浮液中，在100℃保持搅拌1小时，抽滤，洗涤，干燥，得前驱体；

2)将所得前驱体，在500℃、H₂条件下还原2小时，得纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶。

进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，采用碳酸钠溶液调节体系的pH为10。

进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，所述钯盐为硝酸钯，所述铁盐为硝酸铁；按质量比，钯:铁＝1:1。

本发明提供的纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶作为抗菌剂在抗菌中的应用。

进一步的，方法如下：于菌悬液中，加入纳米碳负载钯铁双金属团簇纳米酶。

进一步的，所述菌为细菌。

更进一步的，所述细菌为大肠杆菌。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明，采用纳米碳作为载体负载原子级分散团簇状态的钯铁作为纳米酶，该材料具有优异的模拟氧化酶催化活性。将其应用于抗菌领域，该纳米酶表现出高效的抗菌性能，其抗菌率可以达到100％。