[發(fā)明專(zhuān)利]二維納米稀土硼酸鹽漆酶?jìng)鞲衅鞯闹苽浞椒捌鋺?yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310417343.3
• 申請(qǐng)日: 2013-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103499625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡萍;周心琳;吳慶生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/327
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/327
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 葉鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二維納米稀土硼酸鹽漆酶?jìng)鞲衅鞯闹苽浞椒ā儆诩{米/微米尺度材料制備和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾十年來(lái)，稀土硼酸鹽的制備與性質(zhì)的研究受到了廣泛的關(guān)注，形成這種現(xiàn)象的原因主要?dú)w功于：1）其有趣的微觀形貌；2）其特殊的性質(zhì)。眾所周知，物質(zhì)微觀形貌的多樣化不僅與不同的制備路線(xiàn)有關(guān)，而且與晶體結(jié)構(gòu)的多樣性相聯(lián)系。稀土硼酸鹽晶體結(jié)構(gòu)多樣性產(chǎn)生的主要原因是硼酸根陰離子的結(jié)構(gòu)單元和空間位置的多變性。稀土硼酸鹽的化學(xué)通式是LnBO₃，其中B原子既可以與3個(gè)O原子配位形成平面和非平面的BO₃結(jié)構(gòu)單元，也可以與4個(gè)O原子配位形成四面體的BO₄結(jié)構(gòu)單元；其中BO₃和BO₄結(jié)構(gòu)單元可以以不同的連接方式形成島狀、環(huán)狀、鏈狀、層狀、架狀結(jié)構(gòu)，這種硼酸根陰離子組合方式的多變性導(dǎo)致了稀土硼酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的多樣性。在過(guò)去幾十年里，由于稀土硼酸鹽具有高的真空紫外透明度，寬的電子帶隙，特殊的光學(xué)損傷閾值，物理和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用于光源，顯示成像，醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。納米材料的微觀形貌和尺寸的差異會(huì)對(duì)其物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生巨大的影響，因此大量的制備方法被用來(lái)制備結(jié)構(gòu)多樣的納米材料。到目前為止，已經(jīng)報(bào)道制備出形貌多種多樣的稀土硼鹽，包括納米棒，納米纖維，納米球，納米核殼結(jié)構(gòu)，有序納米片，微納米盤(pán)，分散納米晶，花狀結(jié)構(gòu)和多層納米餅。通過(guò)文獻(xiàn)查閱，我們發(fā)現(xiàn)固態(tài)水熱法具有很多優(yōu)點(diǎn)：1）沒(méi)有副產(chǎn)物；2）操作簡(jiǎn)易；3）成本低。但是，用固態(tài)水熱法制備稀土硼酸鹽的報(bào)道卻非常少。

漆酶屬于多銅蛋白，其廣泛存在于自然界特別是真菌，它是一種酚類(lèi)氧化酶，因此能催化氧化水中的多種有機(jī)污染物。由于漆酶對(duì)底物具有專(zhuān)一性，同時(shí)不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，因此其常結(jié)合其他方法一起來(lái)去除環(huán)境中的污染物。盡管漆酶本身具有相當(dāng)可觀的穩(wěn)定性，但由于環(huán)境條件的復(fù)雜性，其在實(shí)際應(yīng)用中常常容易失活，因此限制了其在工業(yè)領(lǐng)域中的進(jìn)一步應(yīng)用。相比于游離酶，固定化酶具有很多優(yōu)點(diǎn)，其主要包括以下四點(diǎn)：1）可重復(fù)利用；2）易從反應(yīng)介質(zhì)中分離出產(chǎn)物；3）易回收；4）穩(wěn)定性提高。因此，近年來(lái)，漆酶的固定化受到了廣泛的關(guān)注。漆酶的固定化方法多種多樣，其中常見(jiàn)的有吸附法，誘捕法，交聯(lián)法，共價(jià)連接法。成功用于固定漆酶的載體種類(lèi)也很多，例如活性碳，磁性殼聚糖，海藻酸鹽殼聚糖，多孔玻璃，纖維素-聚氨復(fù)合物，海藻酸鹽，高嶺土，玻璃粉聚合物，聚苯乙烯微球薄膜，短程有序氫氧化鋁等。但是在漆酶固定化過(guò)程中，由于漆酶自身，載體，反應(yīng)試劑，工藝條件等相關(guān)因素，存在漆酶的泄漏、解吸以及活性損失等問(wèn)題。因此，探索新奇的漆酶固定化技術(shù)來(lái)提高催化活性和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種操作簡(jiǎn)便、條件易控、副產(chǎn)物少、經(jīng)濟(jì)的二維稀土硼酸鹽納米材料的制備方法。

先用固態(tài)水熱法合成稀土硼酸鹽納米材料，合成反應(yīng)經(jīng)歷了兩個(gè)步驟，首先Ln₂O₃與水反應(yīng)生成Ln(OH)₃,?然后Ln(OH)₃與H₃BO₃反應(yīng)生成稀土硼酸鹽LnBO₃。經(jīng)過(guò)SEM表征，該稀土硼酸鹽呈多層穿插的納米片狀結(jié)構(gòu)。基于該納米材料層狀穿插的特殊結(jié)構(gòu)，可以將漆酶固定于稀土硼酸鹽納米材料的層狀結(jié)構(gòu)中，從而成功制備了二維納米稀土硼酸鹽漆酶?jìng)鞲衅鳌１还潭ㄔ谙⊥僚鹚猁}納米材料中的漆酶保持著原有的化學(xué)性質(zhì)，能夠氧化酚類(lèi)物質(zhì)。因此研究該納米生物傳感器在酚溶液中的電化學(xué)性質(zhì)，可以將其應(yīng)用于酚類(lèi)污染物的監(jiān)測(cè)與處理。

本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種二維納米稀土硼酸鹽漆酶?jìng)鞲衅鞯闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟冢?/p>

大步驟1，稀土硼酸鹽納米片的合成：

采用以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的密閉水熱反應(yīng)釜，在中溫條件下，利用固態(tài)水熱法制備產(chǎn)物二維層狀稀土硼酸鹽納米材料，具體為：

1）首先，在清潔干燥的聚四氟乙烯內(nèi)襯中依次加入0.5-1.0?mmol?Ln₂O₃,?1.2摩爾當(dāng)量的H₃BO₃和10-15?ml?H₂O原料，保證H₃BO₃過(guò)量，使混合原料分散均勻；

2）將內(nèi)襯放入反應(yīng)釜中密閉，控制在180℃-220?℃并保持24-48小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)；