[发明专利]一种活性优于天然漆酶的纳米酶制备方法

说明书

本发明公开了一种活性优于天然漆酶的纳米酶制备方法。所述纳米酶的制备通过共沉淀和高温煅烧法合成。以硝酸钴、硝酸锰和二甲基咪唑为原料合成了高活性的钴锰/碳纳米酶。该方法制备得到的钴锰/碳纳米酶可通过氧气催化氧化酚类化合物，显示出优异的漆酶催化活性。该纳米酶的比活力高于市场所售天然漆酶（来源于云芝）一个数量级，是目前国内外报道的最高活性纳米漆酶。本发明具有合成简单、成本低廉、高活性和易储存等优点。

技术领域

本发明属于环保新材料技术领域，涉及纳米酶的制备，尤其涉及一种具有超高漆酶活性的纳米酶制备方法。所述纳米酶比活力高于市场所售天然漆酶（来源于云芝），大大超过目前国内外报道的其它纳米酶。该纳米酶超高的酶学活性和低廉的成本优势，使其在环境污染物去除等环保领域具有巨大的应用价值。

背景技术

天然酶能有效催化生命体中的化学反应，是一种重要的生物催化剂。它具有催化效率高、选择性强等优点，在生物、医学、环境、化学等领域有广泛的应用。然而，大多数天然酶属于蛋白质，在强酸碱或高温下很容易灭活，并且很容易被水解，加上成本高、制备困难等问题严重制约了天然酶的实际应用（ P. Zhang, D. Sun, A. Cho, S. Weon, S. Lee,J. Lee, et al. Nat. Commun., 2019, 10, 940；J. Wu, X. Wang, Q. Wang, Z. Lou,S. Li, Y. Zhu, et al. Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 1004e1076）。

近年来人们开发了一系列酶模拟物，称为人工酶。在这些人工酶中，纳米酶因其优良的催化活性、性能易调控、高稳定性和低成本等特点而受到广泛的关注（M. Lu, B. Li,L. Guan, K. Li and Y. Lin, ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, 7, 15471-15478；H. Wei, E. Wang, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6060-6093）。

目前已经报道出金属氧化物、贵金属、碳基和氮化碳等纳米材料，显示出过氧化物酶、氧化酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶性质，且被广泛应用于各个领域。特别是金属纳米材料因其独特的电子结构和优良的酶模拟性能而被广泛研究。然而，大多数纳米颗粒有较高的表面能，催化过程中易团聚，进而导致活性降低。因此研发一种高活性高稳定的纳米酶是很有必要的（X.Y. Yu, Y. Feng, Y. Jeon, B. Guan, X.W. Lou, U. Paik, Adv. Mater., 2016, 28, 9006–9011；T. Zhan, J. Kang, X. Li, L. Pan, G. Li and W.Hou, Sens. Actuators, B, 2018, 255, 2635-2642；S. Oh, S. Lee and M. Oh, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 18625-18633.）。

本专利制备的钴锰/碳纳米酶由C层包裹的钴锰双金属组成，表面包裹的C层使其分散性更好，负载的钴锰双金属大幅度提高了其催化活性（3.85 U/mg）。催化比活力远高于天然漆酶（来源于云芝，≥0.5 U/mg，阿拉丁试剂)。

综上所述，我们通过包裹碳层提高了材料的分散性；钴锰双金属协同催化提高了漆酶活性；综合利用以上两策略最终得到一种优于天然漆酶的钴锰/碳纳米酶。

发明内容

本发明目的在于解决目前面临的纳米漆酶研究少且活性低的问题，提供一种具有高活性钴锰/碳纳米酶的制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：