[發明專利]一種納米材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911412890.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111141802A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 吳立冬;曹強;肖雨詩;劉歡;李晉成;韓剛
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩;周銳

本申請公開了一種納米材料，所述納米材料具有多孔卟啉金屬有機骨架，所述納米材料為橢圓球形納米顆粒，所述納米材料的孔徑為1.0nm～5.0nm；所述納米材料的比表面積為1000m²g^?1～2300m²g^?1。本申請提供的納米材料具有對于Cu²⁺高度選擇性和靈敏性，呈現了溶劑適應性，克服了天然卟啉酶例如HRP的缺點。

技術領域

本申請涉及一種納米材料及其制備方法和應用，屬于電化學領域。

背景技術

銅離子(Cu²⁺)作為代謝過程中必不可少的微量營養元素之一，對所有生物體均具有多種功能，包括酶催化和電子轉導等。低濃度的Cu²⁺是必需的營養素，但高濃度的Cu²⁺對生物體有毒。體內高水平的Cu²⁺可能對健康產生不良影響，例如嘔吐、腹瀉、肝腎損害。因此，世界衛生組織(WHO)和美國環境保護署(EPA)已將飲用水中Cu²⁺濃度的檢出限分別定為2ppm和1.3ppm。

用于Cu²⁺分析的傳統檢測方法是原子吸收光譜法、離子色譜法、和電感耦合等離子體質譜法。這些方法具有良好的精度和分辨率，但是它們昂貴、費時、費力、涉及復雜的操作步驟。電化學傳感器由于其低成本、便攜性和可靠性而成為最佳技術之一。安培法是靈敏的電化學方法之一。基于酶的生物傳感器具有選擇性高、反應條件溫和的特點，已被廣泛應用于傳感系統中。Jiang的小組報告說，天然辣根過氧化物酶(HRP)可以選擇性地檢測水溶液中的Cu²⁺，而無需任何修飾過程或添加掩蔽劑。但是天然酶對溫度和pH值不穩定，難以合成且價格昂貴。由于它們的價格高、不真實的熱穩定性，可重復使用性差以及在有機介質中的性能下降，因此無法實現在大規模生產中廣泛使用天然酶作為催化劑。金屬有機框架(MOF)是模擬酶(尤其是HRP)的最合適候選者。MOF由于其獨特的化學和物理特性(包括超高孔隙率、大表面積、可調結構以及高熱穩定性和化學穩定性)而在化學傳感器中也引起了廣泛關注。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種納米材料，通過該PCN222納米材料的特異性，以高靈敏度和高選擇性檢測Cu²⁺。該PCN222的特異性取決于Cu²⁺與PCN222卟啉核之間的相互作用。PCN222具有溶劑適應性，克服了有機溶劑中天然HRP酶變性的缺點，為制備基于PCN222納米材料的傳感器提供了一種簡便、經濟高效且穩定的方法，并擴展了其在各種環境和生物分析領域的應用。

所述納米材料，其特征在于，所述納米材料具有多孔卟啉金屬有機骨架，所述納米材料為橢圓球形納米顆粒。

可選地，所述納米材料的孔徑為1.0nm～5.0nm。

可選地，所述納米材料的比表面積為1000m² g^-1～2300m² g^-1。

可選地，所述橢圓球形納米顆粒的平均長直徑為100nm～400nm。

可選地，所述橢圓球形納米顆粒的平均短直徑為30nm～200nm。

可選地，所述納米材料的紫外-可見光吸收光譜圖上至少包括：

波長435nm的索瑞峰(Soret峰)；

波長500nm～700nm的四個吸收峰。

根據本申請的另一個方面，提供了一種制備納米材料的方法，所述方法至少包括以下步驟：將卟啉、鋯源、配體與極性溶劑混合，經超聲處理、加熱，得到所述納米材料。

可選地，所述配體包括有機配體；