一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料，具体公开了一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料及其制备方法与其在检测抗坏血酸中的应用。所述铂纳米粒子/氧化铜片复合材料为表面均匀分散有铂纳米粒子的氧化铜纳米片；所述氧化铜纳米片长0.5～2μm，宽0.4～0.6μm；所述铂纳米粒子直径10～20nm。本发明专利技术利用片层氧化铜的大的比表面积的性质，一步还原法将铂纳米颗粒负载在氧化铜的片层结构上，得到铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，制备工艺简单，可操作性强，对设备的要求较低，并且本发明专利技术不仅提高了铂纳米颗粒的稳定性，还同时提高了材料的过氧化物酶催化活性，进而显著提高对抗坏血酸检测的灵敏度和选择性。

Platinum nanoparticle / copper oxide composite material, preparation method and application thereof

The invention relates to nanometer material, in particular discloses a platinum nanoparticle / copper oxide composite material and a preparation method thereof and an application thereof in the detection of ascorbic acid. The platinum nanoparticles / copper composite oxide for copper oxide nanosheets dispersed uniformly on the surface of Pt nanoparticles; the copper oxide nano - 0.5 ~ 2 m, width of 0.4 ~ 0.6 m; the platinum nanoparticles with diameter of 10 ~ 20nm. The invention uses layers of copper oxide large specific surface area properties, one step reduction method will lamellar structure of platinum nanoparticles supported on copper oxide, copper oxide by platinum nanoparticles / composite materials, simple preparation process, strong operability, the requirement on equipment is low, and the invention not only improve the stability of Pt nanoparticles, but also improve the peroxidase catalytic active materials, and greatly improve the ascorbic acid detection sensitivity and selectivity.

【技术实现步骤摘要】
一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米材料，具体地说，涉及铂纳米粒子/氧化铜片复合材料。
技术介绍
酶联免疫吸附测定(ELISA测定)在识别、残留分析以及质量控制等各个领域有广泛的应用。作为一种生物催化剂，酶存在于所有的生物体中，参与几乎所有的体内反应，具有高效性和特异性。同样，酶也在工业、医学、化学、食品、环境等方面有广泛的应用。但是，酶的结构很容易受到高温或化学试剂的影响进而导致其催化活性的降低或丧失。由于酶的制备困难，纯化成本高，不易存储等问题导致酶的应用受到一定的限制。因此，开发稳定高效的具有高催化活性的模拟酶越来越受到大家的关注和研究。2006年，铁磁性的纳米材料被发现与传统的辣根过氧化物酶(HRP)具有相近的过氧化物酶活性，自此，设计新的具有酶活性的纳米材料受到了科技工作者的广泛关注。各种纳米材料被发现具有过氧化物酶活性，如FeS、纳米V2O5纳米线以及铂纳米粒子等。相比于其他金属材料，铜源是最便宜的一种贵金属前驱体，可以节省制备铜氧化物和金属基纳米材料的费用。另外，Cu基的材料有与铁基类似的Fenton性质，而这个性质与Fe基材料具有过氧化物酶活性相关。因此，具有过氧化物酶活性的铜基纳米材料被广泛研究。此外，氧化铜(CuO)，一个窄带隙p型半导体(1.2eV)，在高温超导体，太阳能电池和检测器方面得到广泛的研究及应用。然而，由于较低的过氧化物酶催化效率，CuO纳米材料在生物传感器方面有很少的应用。因此，提高氧化铜基纳米材料的过氧化物酶活性的效率是当务之急。由于具有优良的催化活性，Pt纳米颗粒被广泛的应用于催化领域。但是，Pt纳米粒子的催化活性很容易被聚集或表面活性剂而影响。二维(2D)层状石墨烯或二硫化钼有丰富的活性位点和大的比表面积，可以作为纳米颗粒的支撑材料，提高纳米颗粒的稳定性。然而，据我们所知，氧化铜纳米片层复合材料的制备及其在生物领域的应用很少被报道。抗坏血酸(AA)是维生素C的主要生物形式，作为辅酶参与许多生化活动。近几年来，AA的检测方法逐渐被开发，包括电化学、分光光度法，色谱法和比色法等。比色方法由于其简单、快速、便宜的特点，已经引起越来越多的关注。因此，在本领域，期望制备具有高效过氧化物酶的氧化铜铂纳米片层复合材料并将其用于对抗坏血酸的比色检测。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料及其制备方法与应用。为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，其为表面均匀分散有铂纳米粒子的氧化铜纳米片。铂纳米粒子均匀的负载在氧化铜纳米片的片层结构上，稳定性被提高。本专利技术所述氧化铜纳米片为水热法制备的，长0.5～2μm，宽0.4～0.6μm；所述铂纳米粒子直径10～20nm。进一步地，所述铂纳米粒子/氧化铜片复合材料通过在氧化铜纳米片的分散液中一步还原氯铂酸制备得到。本专利技术利用一步还原法将铂纳米粒子负载在氧化铜纳米片的片层结构上得到铂纳米粒子/氧化铜片复合材料。所述铂纳米粒子/氧化铜片复合物具有高效的过氧化物酶活性，在过氧化氢存在的情况下，可高效催化氧化底物分子，呈现一定的颜色变化。例如，铂纳米粒子/氧化铜片复合物在过氧化氢存在的情况下，可以催化底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)，邻苯二胺(OPD)或2'-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)氧化，呈现过氧化物酶活性，并呈现相应氧化物的颜色。第二方面，本专利技术提供了一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将可溶性铜盐和表面活性剂溶解在水中，加入氢氧化钠溶液，均匀搅拌后，转入反应釜中，120～180℃反应6～8h，离心，分散得到氧化铜纳米片的分散液；(2)在氧化铜纳米片的分散液中加入氯铂酸，冰浴下搅拌，滴加硼氢化钠还原剂，滴加完反应2h；反应结束后，将得到的溶液8000rpm离心10min，用水洗涤，最终将下层重新分散在水中，得到铂纳米粒子/氧化铜片复合物。进一步地，步骤(1)中可溶性铜盐与表面活性剂的摩尔质量比为1:1～22:1，优选2:1。进一步地，步骤(2)中氧化铜纳米片和氯铂酸的摩尔比为1:1～5:1，优选3:1。进一步地，步骤(2)中硼氢化钠与氯铂酸的摩尔比≥10:1。可选地，所述可溶性铜盐为二水合氯化铜、五水合硫酸铜、三水合硝酸铜或一水合醋酸铜中的任意一种或两种以上的混合物。优选为二水合氯化铜。可选地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或两种以上的混合物。优选为十六烷基三甲基溴化铵。作为优选的技术方案，本专利技术提供一种具体的铂纳米粒子/氧化铜片复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)制备氧化铜纳米片将0.5g二水合氯化铜和0.5gCTAB分散在15mL水中，加入1mL0.3g/mL的氢氧化钠溶液加入，搅拌均匀；将反应溶液转入20mL反应釜中，120℃反应6h；反应结束后，8000rpm离心10min，用水洗涤，最终将离心后的下层分散在水中，得到分散在水中的氧化铜纳米片；(2)制备铂纳米粒子/氧化铜片复合材料向660μL170mg/L氧化铜纳米片的水溶液中加入2.34mL超纯水，超声10min，然后加入23.5μLPt的摩尔浓度为19.3mM的H2PtCl6·6H2O水溶液；在冰浴快速搅拌的条件下逐滴滴加1mL4.8mMNaBH4水溶液，滴加结束后继续搅拌2h；反应结束后，8000rpm离心10min，用水洗涤，最终将离心后的下层分散在水中，得到氧化铜/铂纳米片层复合材料。第三方面，本专利技术提供前述铂纳米粒子/氧化铜片复合物在检测抗坏血酸中的应用。本专利技术所述的铂纳米粒子/氧化铜片复合物在过氧化氢和抗坏血酸同时加入时，其过氧化物酶活性被抑制，底物的氧化被抑制。由于抑制性能与抗坏血酸的浓度有依赖效应，氧化底物的颜色也呈现不同的抑制情况，所以可以用比色方法实现对抗坏血酸的检测。颜色变化减弱以及特定波长的吸收呈现一定的浓度依赖效应。抗坏血酸的检测范围为1μM～0.6mM，最低检测限为1.8μM。本专利技术采用大的比表面积的片层结构的氧化铜提升铂颗粒的稳定性，不仅提升了铂纳米粒子/氧化铜片复合材料的分散性和稳定性，其过氧化物酶的催化活性也得到提高，进而提升材料对抗坏血酸检测的灵敏度。本专利技术涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用片层氧化铜的大的比表面积的性质，一步还原法将铂纳米颗粒负载在氧化铜的片层结构上，得到铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，制备工艺简单，可操作性强，对设备的要求较低，并且本专利技术不仅提高了铂纳米颗粒的稳定性同时提高了材料的过氧化物酶催化活性，进而显著提高对抗坏血酸检测的灵敏度和选择性。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的氧化铜纳米片(A)和铂纳米粒子/氧化铜片复合材料(B)的透射电镜图；图2是本专利技术实施例1制备的铂纳米粒子/氧化铜片复合物的元素能谱分析(EDS)图；图3是本专利技术实施例1制备的铂纳米粒子/氧化铜片复合材料的X-射线衍射谱图；图4是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，其特征在于，其为表面均匀分散有铂纳米粒子的氧化铜纳米片；所述氧化铜纳米片长0.5～2μm，宽0.4～0.6μm；所述铂纳米粒子直径10～20nm。

【技术特征摘要】
1.一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，其特征在于，其为表面均匀分散有铂纳米粒子的氧化铜纳米片；所述氧化铜纳米片长0.5～2μm，宽0.4～0.6μm；所述铂纳米粒子直径10～20nm。2.根据权利要求1所述的铂纳米粒子/氧化铜片复合材料，其特征在于，所述铂纳米粒子/氧化铜片复合材料通过在氧化铜纳米片的分散液中一步还原氯铂酸制备得到。3.一种铂纳米粒子/氧化铜片复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将可溶性铜盐和表面活性剂溶解在水中，加入氢氧化钠溶液，均匀搅拌后，转入反应釜中，120～180℃反应6～8h，离心，分散得到氧化铜纳米片的分散液；(2)在氧化铜纳米片的分散液中加入氯铂酸，冰浴下搅拌，滴加硼氢化钠还原剂，滴加完反应2h；反应结束后，将得到的溶液离心，洗涤、分散，得到铂纳米粒子/氧化铜片复合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中可溶性铜盐与表面活性剂的摩尔质量比为1:1～22:1。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中氧化铜纳米片和氯铂酸的摩尔比为1:1～5:1。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中硼氢化钠与氯铂酸的摩尔比≥10:1。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新环，杨蓉，韩秋森，王琛，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11