[發明專利]一種納米酶、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010301310.2
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111517318B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 郭喜紅;黃換;崔榮麗;孫寶云
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21;C01B32/23;B01J21/18;B01J27/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 姚東華

本發明公開了一種納米酶、制備方法及其應用，屬于納米酶催化技術領域，解決了現有技術中原始石墨炔未應用于模擬酶催化領域，原始石墨炔的模擬酶催化活性低的問題。本發明的納米酶的材料含有石墨炔，納米酶的制備方法包括：步驟1、制備氧化石墨炔；步驟2、將氧化石墨炔進行改性，得到氮摻雜石墨炔納米酶或硼氮摻雜石墨炔納米酶。本發明的納米酶的催化性能高，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及納米酶催化技術領域，尤其涉及一種納米酶、制備方法及其應用。

背景技術

酶是一類具有高度特異性和催化效能的生物催化劑。大多數天然酶含量很低，提取困難，成本高，而且遇到熱、酸、堿等非生理條件，容易發生變性而失去功能。納米酶(nanozymes)是一類既具有酶催化功能，又具有納米材料獨特性能的人工模擬酶。納米酶制備成本低、穩定性高、易于儲存、可規模化制備，還具有天然酶沒有的可設計性和多功能性等優點，在工業、農業、生物醫學、環境等領域有著廣闊的應用前景。

石墨炔是一種由sp和sp²碳雜化形成的具有有序納米級孔隙和二維層狀結構的新型碳的同素異形體。2010年我國科學家利用六炔基苯在銅片的催化作用下發生偶聯反應，成功地在銅片表面大面積合成了石墨炔薄膜(graphdiyne)，開啟了石墨炔研究的新紀元。目前，具有獨特結構和性能的石墨炔在能源、電子、信息技術、催化以及光電等領域已呈現顯著優勢。但是，石墨炔在模擬酶催化方面的研究尚且沒有。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種納米酶、制備方法及其應用，至少能解決以下技術問題之一：(1)原始石墨炔未應用于模擬酶催化領域，提供一種新的納米酶；(2)原始石墨炔的模擬酶催化活性低，需要優化，拓展其應用。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一方面，本發明提供了一種納米酶，納米酶的材料含有石墨炔。

進一步的，石墨炔為氧化石墨炔、氮摻雜石墨炔或硼氮摻雜石墨炔。

進一步的，氮摻雜石墨炔中氮的原子百分比不低于3％。

進一步的，硼氮摻雜石墨炔中硼的原子百分比不低于10％，氮的原子百分比不低于10％。

本發明還提供了一種納米酶的制備方法，納米酶的材料含有石墨炔，石墨炔為氮摻雜石墨炔，制備方法包括：

步驟1、制備氧化石墨炔：采用氧化劑對原始石墨炔進行氧化，得到氧化石墨炔；

步驟2、將氧化石墨炔在氮源中進行退火，得到氮摻雜石墨炔納米酶。

進一步的，步驟2中，退火包括如下步驟：將氧化石墨炔置于管式爐中，將管式爐在惰性氣氛下升溫至退火溫度，然后通入NH₃氣保溫，最后冷卻至室溫得到氮摻雜石墨炔納米酶。

進一步的，退火溫度為600-1000℃。

本發明還提供了一種納米酶的制備方法，納米酶的材料含有石墨炔，石墨炔為硼氮摻雜石墨炔，制備方法包括：

步驟1、制備氧化石墨炔：采用氧化劑對原始石墨炔進行氧化，得到氧化石墨炔；

步驟2、將氧化石墨炔分散到硼酸溶液中，攪拌，水洗后干燥，之后置于管式爐中在惰性氣體保護下加熱至摻雜溫度并在NH₃氣中保溫，然后在惰性氣氛中冷卻至室溫，得到硼氮摻雜石墨炔納米酶。

進一步的，摻雜溫度為600-1000℃。

本發明還提供了一種納米酶作為模擬酶的應用，將納米酶用作模擬過氧化物酶。

與現有技術相比，本發明至少可實現如下有益效果之一：

(1)本發明將石墨炔用做納米酶，實現了石墨炔的新應用，拓寬了石墨炔的應用范圍。