一种CeVO4 模拟酶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种CeVO4模拟酶材料，该材料为具有棒状结构的CeVO4，尺寸为50～800nm。本发明专利技术还公开了该材料的制备方法及其作为过氧化物酶的应用。本发明专利技术所述材料具有良好的模拟过氧化物酶催化性能，其制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CeVO4模拟酶材料及其制备方法和应用，属于模拟酶领域。
技术介绍
过氧化物酶(Horseradishperoxidase，简称HRP)是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶，是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶，常被用于检测H2O2。H2O2是一种重要的中间物质，建立涉及H2O2的分析方法一直是人们感兴趣的研究方向。然而作为天然酶，过氧化物酶也是一种具有超分子结构的蛋白质，由一百多个甚至几千个氨基酸通过非共价键相互作用折叠或自组装而成。虽然它能够在温和的条件下高效、专一地催化各种生化反应，促进生物体的新陈代谢(Eisenmesseretal.,Science295(2002)1520-1523)，但是由于对热、酸、碱不稳定，结构容易发生变化而失去催化活性。此外，由于过氧化物酶在生物体内的含量很低，很难通过分离纯化大量获取，导致过氧化物酶价格昂贵，大大限制了其实际应用(Benkovicetal.,Science301(2003)1196-1202)。因此，合成在化学结构、催化效率、特异性和选择性上与天然过氧化物酶相似的模拟酶受到了研究者的广泛关注。由于纳米材料在尺寸、形状以及表面电荷方面与天然酶具有一定的相似之处，且其比表面积大、表面活化中心多，催化活性和催化效率都大大增强。因此，纳米材料模拟酶的研究进展迅速。自从Gao等(Gaoetal.,Nat.Nanotechnol.2(2007)577-583)第一次发现Fe3O4纳米粒子具有过氧化物模拟酶特性，研究者对于纳米材料模拟过氧化物酶进行了广泛的研究，并开发出许多新型纳米材料过氧化物模拟酶，包括AgVO3(Xiangetal.,Microchim.Acta,2016,183,457-463)、FeVO4(Yuetal.,Sensor.Actuat.B:Chem.,2016,233,162-172)、V2O5(Andréetal.,Adv.Funct.Mater.,2011,21,501-509)、CePO4(Wangetal.,Chem.Commun.,2012,48,6839-6841)等。近期，含有稀土元素Ce的半导体材料因其独特的电子结构和良好的催化性能受到了广泛关注。其中钒酸饰(CeVO4)作为一种复合金属氧化物，具独特的光学、电学及氧化还原性质，目前已被广泛应用于发光材料、气体传感器、氧化催化剂、光催化剂和固体燃料电池等领域，但是其在生物领域的应用潜能尚未开发。因此，本专利技术以CeVO4作为模拟过氧化物酶，通过显色反应实现对H2O2快速检测，对CeVO4在免疫分析和环境检测等领域的实际应用具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种CeVO4模拟酶材料及其制备方法和应用。本专利技术通过水热合成法制备了具有棒状结构的CeVO4，该材料具有良好的模拟过氧化物酶催化性能，可以对H2O2进行快速检测，在免疫分析等领域具有潜在的应用前景。同时该材料具有制备方法简单易行、价格低廉和重复性好等特点。一种CeVO4模拟酶材料，其特征在于该材料为具有棒状结构的CeVO4，尺寸为50～800nm。上述CeVO4模拟酶材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将Ce(NO3)3·6H2O和乙二胺四乙酸二钠(EDTA)依次加入到超纯水中，磁力搅拌使其溶解，得溶解液A；同时将NH4VO3加入到超纯水中，加热并磁力搅拌使其溶解，得溶解液B；之后在磁力搅拌下将上述溶解液B逐滴加入到上述溶解液A中，得悬浮液，然后调节悬浮液的pH至8～11，之后将悬浮液转移至配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，放入电热恒温鼓风干燥箱中进行热处理；反应结束后，将反应釜冷却至室温，经过抽滤、洗涤和40～80℃干燥2～10h后，可得到具有棒状结构的CeVO4。所述Ce(NO3)3·6H2O与EDTA的摩尔比为1:0～1.5。所述Ce(NO3)3·6H2O与NH4VO3的摩尔比为1:0.5～2。所述调节悬浮液pH值采用浓度为1.0～5.0mol/L的NH3·H2O或NaOH。所述热处理的条件：温度为150～200℃，时间为6～24h。所述CeVO4模拟酶材料作为过氧化物酶，用于对底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)进行催化氧化，实现对H2O2的快速检测。所述CeVO4模拟酶材料模拟过氧化物酶性能具体测试方法为：依次向离心管中加入磷酸盐缓冲液(PBS)、H2O2溶液、TMB的乙醇溶液和CeVO4分散液，反应7min后观察溶液颜色变化，并记录400～800nm下的紫外可见吸收光谱；所述CeVO4终浓度为300μg/mL；所述H2O2终浓度为2.0mmol/L；所述TMB终浓度为0.8mmol/L。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过简单的水热合成法制备CeVO4模拟酶材料，制备工艺简单、易于控制、成本低廉。(2)本专利技术制备的CeVO4模拟酶材料具有棒状结构，比表面积较大，具有奥的稳定性和重复利用性。(3)本专利技术制备的CeVO4模拟酶材料具有良好的模拟过氧化物酶催化性能，可以通过比色法快速检测H2O2，并且具有良好的稳定性和重复利用性，在免疫分析等领域具有潜在应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的CeVO4模拟酶材料的XRD图谱(A)和FESEM照片(B)。图2为本专利技术实施例1制备的CeVO4模拟酶材料模拟过氧化物酶的紫外可见吸收光谱图(A)和CeVO4模拟酶材料重复进行10次模拟酶实验后的吸光度值(B)。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术作进一步说明，有助于本领域的普通技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1棒状CeVO4的制备将1.6mmolCe(NO3)3·6H2O和2.0mmol乙二胺四乙酸二钠(EDTA)依次加入到30mL超纯水中，磁力搅拌使其溶解，得溶解液A；同时将1.6mmolNH4VO3加入到30mL超纯水中，加热至80℃并磁力搅拌使其溶解，得溶解液B；之后在磁力搅拌下将上述溶解液B逐滴加入到上述溶解液A中，得悬浮液，然后用2.0mol/LNaOH溶液调节悬浮液的pH为10，之后将悬浮液转移至配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，放入电热恒温鼓风干燥箱中180℃热处理24h；反应结束后，将反应釜冷却至室温，经过抽滤所得沉淀依次由超纯水和无水乙醇洗涤多次，而后于鼓风干燥箱中60℃干燥6h，可得到具有棒状结构的CeVO4，尺寸约为80nm，记为CeVO4-2(参见图1)。图1(A)为实施例1所制备CeVO4的XRD图谱。由图可知，所有衍射峰的位置与标准卡片JCPDSNo.79-1065完全吻合，均归属于四方相锆石晶型的CeVO4，而且没有出现任何杂质相，可以确定实施例1制备的样品为纯的四方相CeVO4。此外，由图可知，样品的衍射峰强度较大，衍射峰较尖，说明所制备的CeVO4具有较好的结晶度。图1(B)为实施例1所制备CeVO4的FESEM照片，由图可见，所制备的CeVO4为规则的棒状结构，尺寸约为80nm，这种纳米棒结构将具有较大的比表面积。实施例2棒状CeVO4的制备通过水热合成法制备，与实施例1不同之处在于，改变EDTA用量。将1.6mmolCe(NO3)3·6H2O和1.5mmol乙二胺四乙酸二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CeVO4模拟酶材料，其特征在于所述的模拟酶材料为具有棒状结构的CeVO4，尺寸为50～800nm。

【技术特征摘要】
1.一种CeVO4模拟酶材料，其特征在于所述的模拟酶材料为具有棒状结构的CeVO4，尺寸为50～800nm。2.权利要求1所述的CeVO4模拟酶材料的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：将Ce(NO3)3·6H2O和EDTA依次加入到超纯水中，溶解得到溶解液A；将NH4VO3加入到超纯水中，溶解得到溶解液B；之后在搅拌条件下将溶解液B逐滴加入到溶解液A中，得悬浮液，调节悬浮液的pH至8～11，之后将悬浮液转移至配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，放入电热恒温鼓风干燥箱中进行热处理；反应结束后，将反应釜冷却至室温，经过抽滤、洗涤和40～80℃干燥2～10h后，制成模拟酶材料。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的Ce(NO3)3·6H2O与EDTA的摩尔比为1:0～1.5。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠鹏，于延珍，孙承君，郑立，曹为，尹晓斐，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37