一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法，属于多孔材料领域。本申请提供的方法，利用铂源和氮掺杂碳量子点生成的铂

【技术实现步骤摘要】
一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及多孔材料领域，尤其涉及一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法。

技术介绍

[0002]纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。纳米酶具有制备简单、性质稳定、可重复使用和对环境耐受性强的特点，它在医学、化工、食品、农业和环境等领域得到广泛应用。在众多模拟酶研究中，过氧化物模拟酶活性研究较多，模拟过氧化物酶的应用范围非常广泛，例如利用其与抗体或者其他生物分子偶联，用于信号放大，并形成可检测的电信号或者颜色信号，以用于血糖检测、血清免疫检测、疾病检测等。但是模拟过氧化物酶在显色应用中，需要额外过氧化氢的加入，过氧化氢在空气中不稳定，因此影响过氧化物酶的应用。而氧化物酶不需要额外加入过氧化氢，利用体系中的溶解氧就可以催化显色底物变色，因此，使用起来更为方便、也排除了由于过氧化氢不稳定而对测定等应用造成的影响。
[0003]纳米酶具有普通纳米材料的尺寸效应，当纳米材料的粒径减小时，比表面积增大，表面原子数会成倍增加，导致表面原子的配位数严重不足，从而使得表面活性位点增加，进而提高了纳米催化剂的催化效率。但是现有技术制备的纳米酶仍存在比表面积小，酶活性低的问题。因此，如何制备比表面积大、拥有更多催化活性位点的纳米酶，以提高其催化活性及其催化反应的速率是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法，利用本专利技术提供的方法制备得到的核壳型钯铂复合纳米多孔材料，比表面积大，氧化物模拟酶活性高，且催化性能优异。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将铂源、氮掺杂碳量子点、还原剂和水混合后，进行第一次孵育得到孵育液；
[0008]所述第一次孵育的温度为30～40℃，第一次孵育的时间为0.5～3h；
[0009](2)将所述步骤(1)得到的孵育液与钯源和还原剂混合后，进行第二次孵育得到核壳型钯铂复合纳米多孔材料。
[0010]所述第二次孵育的温度为30～40℃，第二次孵育的时间为0.5～3h。
[0011]优选地，所述步骤(1)中铂源包括氯铂酸、氯铂酸钠和四氯化铂中的一种或多种。
[0012]优选地，所述步骤(2)中钯源包括氯化钯、氯钯酸钾和氯钯酸中的一种或多种。
[0013]优选地，所述步骤(1)中孵育液中的铂原子的摩尔浓度、氮掺杂碳量子点的质量浓度、所述步骤(2)中钯源中的钯原子的摩尔浓度之比为：(1)mmol：(2.6
‑
130)ug/mL：(0.1～10)mmol。
[0014]优选地，所述步骤(1)中铂源中的铂原子和还原剂的物质的量之比为1：6。
[0015]优选地，所述步骤(1)中第一次孵育的温度为30～40℃，第一次孵育的时间为0.5～3h。
[0016]优选地，所述步骤(2)中钯源中的钯原子和还原剂的物质的量之比为1：6。
[0017]优选地，所述步骤(2)中第二次孵育的温度为30～40℃，第二次孵育的时间为0.5～3h。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的核壳型钯铂复合纳米多孔材料。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述核壳型钯铂复合纳米多孔材料在酶催化中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法，首先将铂源、氮掺杂碳量子点、还原剂和水混合后，在30～40℃下进行第一次孵育0.5～3h，再加入钯源和还原剂，在30～40℃下进行第二次孵育0.5～3h，得到核壳型钯铂复合纳米多孔材料。本申请提供的方法，首先使一定量的铂源和氮掺杂碳量子点在一定反应温度和时间内两者反应形成铂
‑
氮掺杂碳量子点复合物中间体，所述中间体的形成显著降低了铂源中的铂离子被还原的速度，加入钯源和还原剂后，钯离子在中间体的表面被还原形成较小的钯颗粒，然后反应体系为了降低表面能，较小的钯颗粒聚集为较大的钯颗粒，并伴随着中间体中的铂离子在钯颗粒表面上被还原出来及氮掺杂碳量子点的排出，形成核为钯壳为铂的组分分布和孔道的结构，最终形成所述纳米多孔材料(mPd@Pt NSs)。
[0021]该过程所述中间体可以作为成核位点，实现省略使用模板剂的同时，有利于增加后续制备得到所述纳米多孔材料的表面粗糙度，从而显著增大后续制备得到所述纳米多孔材料的比表面积。由于所述纳米多孔材料具有高的比表面积，其氧化物模拟酶活性得到极大的提高，催化性能优异。实施例的结果显示，本申请制备的核壳型钯铂复合纳米多孔材料mPd@Pt NSs的比表面积高达210m2·
g
‑1，作为模拟氧化酶催化氧化TMB的V
max
为0.05μM
·
s
‑1，K
m
为68.55μM，Kcat为2.1
×
103s
‑1(K
cat
＝V
max
/[纳米酶])，并且mPd@Pt NSs的K
cat
(2.1
×
103s
‑1)与辣根过氧化物酶(K
cat
＝4.3
×
103s
‑1)在相同的数量级；与目前报道的纳米氧化物模拟酶相比，提高了5倍。
[0022]本专利技术提供的方法，采用两步法制备核壳型钯铂复合纳米多孔材料，反应条件温和，操作简单，没有使用有机溶剂和模板剂，绿色环保。与目前所报道的无支撑铂基纳米材料相比，其表面积得到了大幅度提高，氧化物模拟酶活性优异。
附图说明
[0023]图1为不同浓度的氮掺杂碳量子点、氯铂酸(终浓度1mmol)和抗坏血酸(终浓度6mmol)混合溶液在反应不同时间下拍摄到的照片。氮掺杂碳量子点的终浓度分别为：(a)0μg
·
mL
‑1,(b)5μg
·
mL
‑1,(c)26μg
·
mL
‑1,(d)52μg
·
mL
‑1,and(e)130μg
·
mL
‑1。
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的核壳型钯铂复合纳米多孔材料mPd@Pt NSs(1:1)的TEM图，其中，插图为(其电子衍射图片)；
[0025]图3为本专利技术实施例1制备的核壳型钯铂复合纳米多孔材料mPd@Pt NSs(1:1)的高角环形暗场扫描透射图和EDS元素扫描图片，其中，绿色为铂，红色为钯；
[0026]图4为本专利技术实施例1制备的核壳型钯铂复合纳米多孔材料mPd@Pt NSs(1:1)的高分辨电镜图；
[0027]图5为本专利技术实施例1制备的核壳型钯铂复合纳米多孔材料mPd@Pt NSs(1:1)的EDS线扫曲线图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳型钯铂复合纳米多孔材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铂源、氮掺杂碳量子点、还原剂和水混合后，进行第一次孵育得到孵育液；所述第一次孵育的温度为30～40℃，第一次孵育的时间为0.5～3h；(2)将所述步骤(1)得到的孵育液与钯源和还原剂混合后，进行第二次孵育得到核壳型钯铂复合纳米多孔材料。所述第二次孵育的温度为30～40℃，第二次孵育的时间为0.5～3h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铂源包括氯铂酸、氯铂酸钠和四氯化铂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中钯源包括氯化钯、氯钯酸钾和氯钯酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中孵育液中的铂原子的摩尔浓度、氮掺杂碳量子点的质量浓度、与所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄贞静，张静云，钟雅君，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：