[發明專利]一種不同單金屬、雙金屬二維MOFs納米酶的超聲合成法及其應用

在審

• 申請號: 202010116887.6
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111330643A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 韓磊;陳道緣
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J37/34
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 王歡

本發明公開了一種不同單金屬、雙金屬二維MOFs納米酶的超聲合成法及其應用，涉及納米材料、催化及分析化學技術領域，本發明所述超聲合成法簡單、成本低、條件溫和，所合成的不同單金屬、雙金屬二維MOFs納米酶材料產率高、形貌均一、性能好，且無表面活性劑，解決了傳統水熱法過程復雜、能耗大、MOFs體積形貌難控制等缺點。本發明合成的不同單金屬、雙金屬二維MOFs納米酶具有多種仿酶催化的特性，如仿過氧化物酶、仿氯過氧化物酶、仿葡萄糖氧化酶、仿漆酶和仿NADH酶等活性，在有機溶劑里表現出獨特的過氧化物酶和氯過氧化物酶的氧化活性，可用于吲哚氧化。

技術領域

本發明涉及納米材料、催化及分析化學技術領域，具體為一種不同單金屬、雙金屬二維MOFs納米酶的超聲合成法及其應用。

背景技術

眾所周知，金屬有機框架(Metal Organic Frameworks，MOFs)是由過渡金屬離子或金屬簇與含氧、氮等原子的有機配體通過分子自組裝方式，所形成的一種具有三維多孔的周期性網狀拓撲結構的晶體材料。MOFs自身具有結構組分可調、孔道有序、高比表面積、豐富的金屬活性位點，熱穩定性好，孔徑尺寸可調等特點，近年來廣泛被應用于存儲、分離、藥物運載及催化領域，因此受到越來越多研究者的關注。

隨著納米技術的快速發展，一些新的納米酶材料大量合成出來。所謂納米酶是一類既具有無機納米材料的獨特性能，又有催化功能的模擬酶。已報道的納米酶有金屬納米酶如金納米離子、鈰納米粒子等，金屬氧化物納米酶如四氧化三鈷、四氧化三鐵等，碳基納米酶如氧化石墨烯、碳納米管、碳納米點等及其它材料納米酶。納米酶也稱為模擬酶，如氧化物模擬酶，過氧化物模擬酶和超氧化物歧化酶等，其中過氧化物模擬酶研究較多。由于納米酶具有性質穩定、可重復利用、受外界環境干擾性強、易制備儲存、成本低，催化活性較高等優勢，一定程度上克服了天然酶易失活、易變性、穩定性差、儲存成本高等缺點。常見的分析方法主要有比色法、熒光法和化學發光法等。近年來，作為過氧化物模擬酶的納米材料用于催化葡萄糖和檢測過氧化氫受到了廣泛關注。因此，設計催化活性高，選擇性好，成本低和穩定性好的納米酶材料用于生物催化和醫療診斷顯得格外重要。

據文獻報道，以金屬鐵離子或鐵離子簇為活性中心的MOFs納米酶自身具有模擬酶催化的活性，尤其是具有良好的過氧化物模擬酶催化活性(K.Wang,D.Feng,T.-F.Liu,J.Su,S.Yuan,Y.-P.Chen,M.Bosch,X.Zou,H.-C.Zhou,J.Am.Chem.Soc.2014,136,13983–13986.)，如MIL-101(Fe)、MIL-100、MIL-68、Cu-TCPP(Fe)、MIL-53(Fe)、Cu-hemin MOFs、Cu-MOFs等。目前大多數具有模擬酶性質的MOFs都有鐵基元素的參與，且可用于比色傳感。相比于天然酶，以MOFs為基礎的模擬酶具有很多優勢，如高穩定性、成本低和易存儲等。據報道有的納米材料特別是納米酶被報道一種材料同時有四種模擬酶的催化活性，即過氧化物酶，過氧化氫酶，超氧化物歧化酶和氧化酶，這些催化活性促進了納米酶對催化、傳感方面的應用和發展(Fan,K.,Xi,J.,Fan,L.,Wang,P.,Gao,L..(2018).In vivo guidingnitrogen-doped carbon nanozyme fortumor catalytic therapy.NatureCommunications,9(1).)。2018年，張華等人對二維MOFs納米片的合成和應用進行了綜合綜述，文中也提到由于二維MOFs納米片自身獨特的性質越來越受到研究者們的廣泛關注(Two-dimensional metal-organic framework nanosheets:synthesis andapplications，Chemical Society Reviews，2018，47)。因此，開發二維MOFs納米片材料的綠色、成本低、產率高、性能好的合成方法具有重要的研究意義。然而，MOFs作為模擬酶的多種催化研究還有待成熟。