双金属氧化物模拟酶的制备及其比色检测应用

作     者：王慧 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：纪培军

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米酶 双金属 氧化物模拟酶 比色传感 

摘      要：纳米酶是指具备和天然酶相仿反应机理和催化活性的纳米材料。因具有稳定性高、成本低以及催化活性可控等优点,纳米酶在比色检测领域引起了广泛的关注。通过调控纳米酶的材料尺寸、形貌结构或价态,设计与开发催化性能优异的纳米酶,可以进一步扩展纳米酶的应用。 本文以高锰酸钾、氟化钠及四水合乙酸钴为原料,在温和条件下合成了具有优异的类氧化酶活性的氟掺杂羟基钴锰纳米材料（F-Co Mn2）。材料中的Mn3+/Mn4+、Co2+/Co3+氧化还原电对和氧空位Ov的存在使得F-Co Mn2可直接快速催化氧化3,3 ,5,5 -四甲基联苯胺（TMB）生成蓝色氧化TMB。在抗坏血酸（AA）存在的情况下,AA与氧化TMB发生还原反应,从而使溶液的蓝色褪去。基于F-Co Mn2的类氧化酶催化活性以及AA对TMB氧化的抑制作用,构建了TMB+F-Co Mn2比色检测体系测定AA的浓度。通过实验条件优化,在0.3～24μM的AA浓度范围内,溶液吸光度与AA浓度线性相关,检出限为0.04μM。F-Co Mn2对AA检测表现出优异的选择性和抗干扰性能。 以铈基金属-有机框架（Ce-MOF）为前驱体,通过高锰酸钾氧化CeMOF合成了具有类氧化酶活性的Mn Ox@Ce MOF。基于材料表征结果探究了Mn Ox@Ce MOF的形成机制。Mn Ox@Ce MOF对TMB的Km值为0.231 m M,优于同类型氧化物模拟酶。Mn Ox@Ce MOF能够催化TMB氧化为蓝色氧化TMB。在谷胱甘肽（GSH）存在的情况下,GSH与氧化TMB发生还原反应,从而使溶液的蓝色褪去。基于Mn Ox@Ce MOF的类氧化酶活性以及GSH对氧化TMB的还原作用,构建了TMB+Mn Ox@Ce MOF检测体系。该体系对GSH的检测线性范围在1～180μM之间,检出限为0.90μM。Mn Ox@Ce MOF对GSH的检测表现出优异的选择性和抗干扰性能。