一种球形蛋黄-蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种球形蛋黄

【技术实现步骤摘要】
一种球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料领域，涉及一种球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纳米酶材料是一种具有类似天然酶催化性能的人工合成纳米材料，主要包含碳材料、金属材料、金属氧化物材料和金属有机框架材料。这些纳米材料具有天然酶的功能。虽然纳米酶材料的催化活性不如天然酶，但是其稳定性优于天然酶，不易受极端温度、极端pH和有机溶剂的影响。同时，纳米酶材料价格低廉，易于储存，克服了天然酶在实际应用过程中面临的问题，在生物医学、环境、食品等领域具有广泛应用前景。氧化锰是一种纳米酶材料，具有氧化酶活性、过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性。
[0003]介孔材料是一类孔径2
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50nm的纳米多孔材料，其具有高比表面、大孔径、可调的骨架组成，在健康、能源、信息等领域有着巨大应用前景。蛋黄
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蛋壳材料是空心纳米材料中的一类典型结构。具有蛋黄
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蛋壳结构的纳米材料在提高吸附量、加快传质速率等方面表现出了非常优异的能力，在催化、传感和生物医学等领域均具有广泛的应用。
[0004]综上所述，如果能够将介孔材料、蛋黄
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蛋壳纳米空心结构和氧化锰纳米酶的优势结合起来，制备一种具有球形蛋黄
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蛋壳空心结构的介孔氧化锰纳米酶材料，有望进一步拓展新材料、进一步提高材料的性质。
[0005]对于传统的纳米酶材料，如金属氧化物，纳米碳材料等来说，虽然材料具有一定的纳米酶催化性能，但是，受限于材料的形貌(如实心形貌，大尺寸形貌等)，材料的催化性能较差，截止目前，具有蛋黄
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蛋壳空心结构的介孔氧化锰材料的制备及纳米酶应用的还未见报道。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶及其制备方法和应用。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术公开了一种球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，包括：在碱性乙醇/水溶液中，基于单宁酸和甲醛之间的共价交联，以及Mn
2+
和单宁酸之间的配位交联，制备出锰
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单宁酸
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甲醛聚合物球，再通过焙烧获得球形蛋黄
‑
蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶。
[0009]优选地，焙烧温度为300～450℃，焙烧时间为3h，升温速率为2℃/min。
[0010]优选地，所述锰
‑
单宁酸
‑
甲醛聚合物球的制备，包括：
[0011]在碱性乙醇/水溶液中，溶解普朗尼克F127，加入单宁酸和甲醛溶液，制得单宁酸低聚物；再加入含有Mn
2+
离子的水溶液，在100℃下水热处理12h，通过离心收集水热反应产物，烘干后，获得锰
‑
单宁酸
‑
甲醛聚合物球。
[0012]进一步优选地，所述碱性乙醇/水溶液中水、乙醇和浓度为2.5％的氨水的体积比为34：8：3.4。
[0013]进一步优选地，单宁酸的浓度为0.025g/mL，普朗尼克F127与单宁酸溶液的用量比为(0.1～0.3)g：8mL；甲醛溶液的质量浓度为3.7％，普朗尼克F127与甲醛溶液的用量比为(0.1～0.3)g：3.8mL；Mn
2+
离子水溶液的浓度为0.2～0.5g/mL。
[0014]本专利技术还公开了采用上述的制备方法制得的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶，该球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶具有蛋黄
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蛋壳结构且为非晶态结构，粒径分布均匀，为65～75nm，比表面积为106～131m2/g，介孔孔径为5～7nm。
[0015]本专利技术还公开了上述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶在催化3,3',5,5'
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四甲基联苯胺产生颜色反应中的应用，所述球形蛋黄
‑
蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶能够催化3,3',5,5'
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四甲基联苯胺发生颜色反应产生蓝色氧化产物，催化反应体系在652nm处吸光度发生变化。
[0016]优选地，吸光度与球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的浓度存在线性关系。
[0017]本专利技术还公开了上述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶在检测还原型生物分子中的应用，所述还原型生物分子与所述球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶发生氧化还原反应，通过检测反应体系的吸光度变化能够计算出还原型生物分子的浓度。
[0018]本专利技术还公开了上述的所述还原型生物分子为谷胱甘肽、半胱氨酸或抗坏血酸。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术公开了一种具有球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，该方法通过共价/配位交联Mn
2+
、单宁酸和甲醛，获得了锰
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单宁酸
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甲醛聚合物球，随后在空气下焙烧，通过调节焙烧温度，控制材料的形貌，在合适的焙烧条件下，获得了球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶。
[0021]进一步地，本专利技术方法只需要简单地调节焙烧温度，材料的蛋黄
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蛋壳结构随着焙烧温度的提高逐渐形成。在焙烧前，材料呈现为实心的球体；在300℃焙烧时，材料内部的蛋黄结构形成，材料内部具有完备的空腔，提高了材料的比表面积；在400℃焙烧时，材料依旧具有蛋黄
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蛋壳结构。
[0022]本专利技术还公开了该球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的类氧化酶催化应用及还原型生物分子检测。该球形蛋黄
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蛋壳结构介孔的氧化锰纳米酶具有类氧化酶活性，可以催化氧化3,3',5,5'
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四甲基联苯胺(TMB)发生颜色反应产生蓝色氧化产物(oxTMB)，通过紫外
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可见吸收光谱分析652nm处吸光度的变化，可以定量分析材料的催化能力。进一步的，基于该纳米酶的催化性质和氧化性质，在借助于3,3',5,5'
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四甲基联苯胺(TMB)颜色反应的条件下，可以实现还原型生物分子的快速比色检测。
[0023]本专利技术还公开了采用上述制备方法获得的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶是一种新型的氧化锰纳米酶材料，该氧化锰纳米酶材料具有如下结构特征：
[0024]1)具有均匀的粒径，约70nm；
[0025]2)具有介孔结构，比表面积为106～131m2/g，孔径为5～7nm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，其特征在于，包括：在碱性乙醇/水溶液中，基于单宁酸和甲醛之间的共价交联，以及Mn
2+
和单宁酸之间的配位交联，制备出锰
‑
单宁酸
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甲醛聚合物球，再通过焙烧获得球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶。2.根据权利要求1所述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，其特征在于，焙烧温度为300～450℃，焙烧时间为3h，升温速率为2℃/min。3.根据权利要求1所述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，其特征在于，所述锰
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单宁酸
‑
甲醛聚合物球的制备，包括：在碱性乙醇/水溶液中，溶解普朗尼克F127，加入单宁酸和甲醛溶液，制得单宁酸低聚物；再加入含有Mn
2+
离子的水溶液，在100℃下水热处理12h，通过离心收集水热反应产物，烘干后，获得锰
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单宁酸
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甲醛聚合物球。4.根据权利要求3所述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，其特征在于，所述碱性乙醇/水溶液中水、乙醇和浓度为2.5％的氨水的体积比为34：8：3.4。5.根据权利要求3所述的球形蛋黄
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蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶的制备方法，其特征在于，单宁酸的浓度为0.025g/mL，普朗尼克F127与单宁酸溶液的用量比为(0.1～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晶，冯尤优，秦婧，成东，冯冰溪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：