基于锰的纳米材料模拟酶特性及其应用探究

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比色传感具有操作简单、成本低、不需要昂贵的仪器等优点,己被广泛用于环境监控、临床诊断、生物技术、公共安全等领域。酶由于具有高效性、高底物特异性和高选择性等特点被应用于比色传感检测中。与天然酶相比,纳米酶具有相对较高的催化活性,而且还具有成本低、合成可控、催化活性可调节和高稳定性等优点。本文主要研究基于二氧化锰复合纳米材料的模拟酶特性及应用。此外,根据模拟酶特性,建立了比色传感器,研究其对对苯二酚(HQ)、Ag+和抗坏血酸(AA)的检测及其在生态环境分析领域的应用。具体内容如下:(1)Ag@MnO2纳米棒比色检测对苯二酚本章采用水热法合成棒状MnO2,通过不同的还原剂在棒状MnO2表面上负载Ag单质,成功制备了系列Ag@MnO2 NRs。对合成的样品进行了XRD、SEM、TEM、XPS等表征,并对样品的催化性能、催化机理和动力学方程等进行分析。Ag@MnO2 NRs可以催化底物TMB发生显色反应,表现出优异的氧化酶特性。基于HQ对TMB氧化的抑制作用,构建了一种速度快、灵敏度高、选择性强的比色传感器,并应用于检测领域。该比色传感器线性范围为5-30μM,最低检测限低至1.7μM,且具有良好的抗干扰能力。(2)Cu-MnO2纳米花比色法检测Ag+本章采用水热法制备了掺杂不同Cu2+浓度的Cu-MnO2 NFs催化材料,并采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis等多种表征手段进行分析。研究表明Cu2+的掺杂比为2%时,Cu-MnO2具有良好的催化活性。Cu-MnO2能够催化显色底物TMB生成蓝色物质oxTMB,由于GSH对TMB显色反应有明显的抑制作用,导致体系由蓝色变成无色,而当Ag+加入体系时,GSH与Ag+形成稳定的配合物,减弱对oxTMB的抑制效应,体系颜色由无色逐渐转变成蓝色。基于此机理,本研究构建了一种比色检测法对Ag+的定量分析方法。实验结果表明,该比色传感器在2-26μM的检测范围内呈现良好的线性关系,最低检测限低至700 nM,且具有良好的抗干扰能力。(3)Ag@Cu-MnO2纳米花比色检测抗坏血酸本章采用水热法制备掺杂比2%的Cu-MnO2纳米花,并在其表面负载Ag单质,成功合成了具有高氧化酶活性的Ag@Cu-MnO2 NFs催化材料。对样品进行了XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis等表征,并对催化性能以及动力学方程进行了分析。基于AA对TMB显色反应的抑制作用,构建比色检测AA的分析方法。其线性关系良好,检测范围为5-40μM,最低检测限低至1.3μM,且具有良好的抗干扰能力。
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