具有双重模拟酶性质的CeO2-x/MXene复合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同时具有双重模拟酶性质的CeO2‑

【技术实现步骤摘要】
具有双重模拟酶性质的CeO2
‑
x/MXene复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，具体地，涉及一种具有双重模拟酶性质的CeO2‑
x
/MXene复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由细菌引起的感染己经成为了影响人类健康的威胁之一。抗生素的出现极大地抑制了细菌的生长，然而，细菌对抗生素的耐药性成为了日益突出的问题。研究发现，纳米酶在催化过程中产生的活性氧(ROS)作用于细胞膜，可以很好的杀死细菌，成为一类理想的抗菌材料。其中，卤过氧化物模拟酶能够在H2O2的作用下，将卤素离子X
‑
(Cl
‑
、Br
‑
)催化氧化成相应的次卤酸(HOX)。生成的HOX具有很高的氧化性，通过氧化生物膜，从而达到杀死细菌的目的。
[0003]人工模拟酶是一种具有酶催化性能的纳米材料。与天然酶相比，人工模拟酶具有高稳定性、高催化活性、易于制备等优点。目前，已经有许多纳米材料被证明具有模拟酶的性质。比如：金属有机框架、金属氧化物、碳纳米材料等。其中，CeO2‑
x
由于具有氧化物模拟酶、过氧化物模拟酶、卤过氧化物模拟酶等多种性质，被广泛深入的研究。MXene是一种二维过渡金属碳化物或氮化物。具有较大的比表面积，良好的金属导电性，较好的生物相容性，被广泛的应用于生物、医药、环境等领域。由于MXene可以提供较大的比表面积，以MXene为基底的复合材料成为近期研究的热点。
[0004]因此，有很好的抗菌效果的具有酶催化性能的纳米材料是值得研究的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的提供是一种具有双重模拟酶性质的CeO2‑
x
/MXene复合材料及其制备方法和应用，该CeO2‑
x
/MXene复合材料Ce
3+
的含量大于35％，且氧空位的含量大于45％，同时具有氧化物模拟酶和卤过氧化物模拟酶性质，并在H2O2、KBr的作用下，表现出很强的抗菌活性，因为拥有更多的Ce
3+
的位点，表现出更强的卤过氧化物模拟酶的性质。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种具有双重模拟酶性质的CeO2‑
x
/MXene复合材料，该复合材料Ce
3+
的含量大于35％，且氧空位的含量大于45％；
[0007]优选为Ce
3+
的含量为35％
‑
45％，氧空位的含量45％
‑
55％。
[0008]本专利技术还提供了一种上述CeO2‑
x
/MXene复合材料的制备方法，该方法包括：
[0009]1)将前驱体分散于第一溶剂中，得到第一溶液，将Ce盐溶于第二溶剂中，得到第二溶液，将pH调节剂溶于第三溶剂中，得到第三溶液；
[0010]2)先将第一溶液与第二溶液混合进行第一反应，再加入第三溶液进行第二反应，第一离心过滤，第一洗涤，第一干燥，得到固体产物即为CeO2‑
x
/MXene复合材料；
[0011]其中，步骤1)中所述前驱体为MXene。
[0012]本专利技术进一步提供了一种上述CeO2‑
x
/MXene复合材料在抗菌中的应用，该应用包
括以下步骤：
[0013]1)将复合材料、H2O2和KBr加入菌液中培养；
[0014]2)测定细菌生长的OD
600
的数值；
[0015]3)以细菌生长时间为横坐标，对应细菌的OD
600
的数值为纵坐标，作图，得到细菌的生长曲线；
[0016]其中，所述菌液为培养稀释后的大肠杆菌菌液和/或金黄色葡萄球菌菌液；和/或
[0017]所述复合材料、H2O2和KBr的体积比为1:1
‑
1.5:1
‑
1.5，H2O2的浓度为0.4
‑
0.8mM，KBr的浓度为15
‑
25mM；和/或
[0018]所述培养的条件为在35
‑
39℃下培养8
‑
12h；和/或
[0019]所述测定的条件为每隔1h用酶标仪进行测定。
[0020]通过上述技术方案，本专利技术提供了一种具有双重模拟酶性质的CeO2‑
x
/MXene复合材料，该复合材料Ce
3+
的含量大于35％，且氧空位的含量大于45％，且同时具有氧化物模拟酶和卤过氧化物模拟酶的性质。
[0021]该材料通过加热搅拌的方式获得，具体过程是将合成的MXene与Ce盐在加热搅拌的条件下完成，之后通过离心、水洗、干燥，获得CeO2‑
x
/MXene复合材料。相对于水热的合成方法，加热搅拌的方法操作简单，合成的CeO2‑
x
/MXene有着很高的Ce
3+
的位点，表现出很强的氧化物模拟酶和卤过氧化物模拟酶的性质。
[0022]并且该复合材料在H2O2、KBr的作用下，表现出很强的抗菌活性。
[0023]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0024]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0025]图1a
‑
c分别为对比例1制备的MXene材料以及实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料和对比例2制备的CeO2‑
x
材料的扫描、透射电子显微图片和对比例2制备的CeO2‑
x
材料柱状粒径分布图(SEM、TEM)；
[0026]图2为实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料以及对比例1制备的MXene材料和对比例2制备的CeO2‑
x
材料的X射线衍射图谱(XRD)；
[0027]图3为实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料的X射线光电子能谱分析图(XPS)；
[0028]图4为实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料以及对比例1制备的MXene材料和对比例2制备的CeO2‑
x
材料的卤过氧化物模拟酶性质对比的紫外吸收现象图；
[0029]图5为实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料作为氧化物模拟酶性质的紫外吸收图；
[0030]图6a
‑
b分别为实施例1中制备的CeO2‑
x
/MXene复合材料作为卤过氧化物模拟酶作用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细菌生长曲线图。
[0031]图7a为实施例1和对比例3制得的CeO2‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时具有双重模拟酶性质的CeO2‑
x
/MXene复合材料，其特征在于，该复合材料Ce
3+
的含量大于35％，且氧空位的含量大于45％；优选为Ce
3+
的含量为35％
‑
45％，氧空位的含量45％
‑
55％。2.一种如权利要求1所述的CeO2‑
x
/MXene复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：1)将前驱体分散于第一溶剂中，得到第一溶液，将Ce盐溶于第二溶剂中，得到第二溶液，将pH调节剂溶于第三溶剂中，得到第三溶液；2)先将第一溶液与第二溶液混合进行第一反应，再加入第三溶液进行第二反应，第一离心过滤，第一洗涤，第一干燥，得到固体产物即为CeO2
‑
x/MXene复合材料；其中，步骤1)中所述前驱体为MXene。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述MXene的制备方法为：将Ti3AlC2浸没在HF中，加热搅拌，反应得到刻蚀产物，第二洗涤，第二干燥，得到固体粉末即为MXene。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述加热搅拌的条件为：温度40
‑
80℃，转速800
‑
1200rpm，时间22
‑
26h；和/或所述第二洗涤的条件包括用去离子水将刻蚀产物洗至pH为6
‑
7。5.根据权利要求2
‑
4中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述前驱体、Ce盐和pH调节剂的质量比为1:4
‑
63:20
‑
25。6.根据权利要求2
‑
5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述Ce盐为Ce(NO3)3·
6H2O和/或(NH4)4Ce...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓淑娟，李惠惠，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：