一种叶酸稳定银-铂双金属量子点基纳米酶及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种叶酸稳定银-铂双金属量子点基纳米酶及其制备方法与应用。

背景技术

汞是一种毒性很强的重金属元素，一旦进入人体就无法排出，经过不断积累后会对人体造成强烈伤害，可能影响身体的各个部位，如神经、心血管、肾脏、胃肠道、生殖、内分泌、呼吸和免疫系统，世界卫生组织规定的饮用水中Hg

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可同时检测Hg

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面，提供一种叶酸稳定的银-铂双金属量子点基纳米酶(FA@Ag-PtQDs)，通过金属Ag、Pt阳离子与叶酸盐上负电荷或孤对电子间的静电作用，使Ag、Pt阳离子吸附到叶酸表面，再经还原反应，即得叶酸稳定化的银铂纳米量子点颗粒，其所述材料的尺寸为纳米级别。

进一步地，所述Ag(NH

进一步地，氯铂酸中的铂离子通过静电作用吸附在纳米银颗粒表面，用还原剂将铂还原在其表面，双金属共同存在，且Pt呈现不同价态，增加了FA@Ag-Pt QDs纳米酶的活性和稳定性。

进一步地，所述FA@Ag-Pt QDs纳米酶中，Ag元素与Pt元素的摩尔比为9:1～5:5。

本发明第二方面，提供一种叶酸稳定的银-铂双金属量子点基纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将叶酸铵盐、银氨离子和多羟基醇类化合物混合，得前驱体混合液，搅拌所述前驱体混合液进行反应；再加入还原剂经过还原得到银纳米颗粒；

(2)随后向反应混合液中加入HCl，调节pH，搅拌，加入氯铂酸六水合物，加入还原剂还原，再次加入HCl，调节pH；

(3)将反应液用丙酮和纯净水离心洗涤并真空干燥，最终得到所需叶酸稳定的银铂双金属纳米量子点纳米酶FA@Ag-Pt QDs。

进一步地，步骤(3)中所述FA@Ag-Pt QDs纳米酶中，Ag元素与Pt元素的摩尔比为9:1～5:5；叶酸与Ag和Pt的摩尔数之和的比为0.1:1～10:1。

进一步地，步骤(1)中，所述叶酸铵盐与银氨离子、多羟基醇类化合物和还原剂的投料比为4.42～44.2mg：1.54～0.86mg：12～20mL：0.32～0.44mg。

进一步地，步骤(1)中，所述多羟基醇类化合物为乙二醇、甘油、聚乙烯醇中的至少一种；多羟基醇可以控制形成的模拟酶的尺寸，起到溶剂和稳定剂的双重作用。

进一步地，步骤(1)中，所述的叶酸铵盐与银氨离子通过将叶酸和AgNO

更进一步地，所述的1％氨水溶液的pH为8.0～9.0；优选pH为8.5。

进一步地，步骤(1)和(2)中，所述还原剂为维生素C、水合肼、葡萄糖、硼氢化钠等中的至少一种。

进一步地，步骤(2)中所述的氯铂酸六水合物、还原剂与步骤(1)中所述叶酸铵盐的投料比为0.17～0.86mg：0.32～0.44mg：4.42～44.2mg。

进一步地，步骤(2)中所述的pH值均为5.0～8.0；优选的pH为7.0。

本发明第三方面，提供所述FA@Ag-Pt QDs纳米酶在环境水、食品、医药等领域中的应用。

进一步地，所述应用为利用所述FA@Ag-Pt QDs纳米酶进行Hg

S1、在FA@Ag-Pt QDs标准溶液中加入比色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液、待测样品液，得待测液；

S2、观察所述待测液的颜色变化。

进一步地，步骤S1中，所述标准溶液为浓度0.005～0.05mg/mL的FA@Ag-Pt QDs溶液，优选的0.02mg/mL。

进一步地，步骤S1中，所述比色底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)、过氧化氢(H

进一步地，步骤S2中，当加入的待测样品液使所述待测液颜色发生从蓝色到无色的可视性减色效应，同时紫外光谱在652nm处的吸收峰不断降低，即表示待测样品液中含有Hg

进一步地，步骤S2中，当加入的待测样品液使所述待测液颜色发生从浅蓝色到蓝色的可视性增色效应，同时紫外光谱在652nm处的吸收峰不断增加，即表示待测样品液中含有I–。

本发明FA@Ag-Pt QDs-TMB-H

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

首先，本发明提供了一种叶酸稳定的银-铂双金属量子点基纳米酶FA@Ag-Pt QDs，基于叶酸含有的多个羟基和羧基以及富含氮元素具有丰富的活性位点、铂纳米粒子的高比表面积和丰富的负载活性位点与抗污染性能、银铂纳米粒子共有的良好的催化性能以及叶酸与贵金属之间优越的协同增强作用，所述核壳模拟酶材料具有催化效率高、稳定性好、单分散和快速分离的优点，表现出良好的模拟过氧化酶催化活性。

其次，本发明提供了一种叶酸稳定的银-铂双金属量子点基纳米酶FA@Ag-Pt QDs的制备方法，所述方法通过简单的“一锅合成法”先将叶酸与银氨离子充分混合后还原，使二者通过非共价键自组装或配位键可控修饰到一起，再加入氯铂酸将铂修饰在纳米银粒子表面即可获得目标产物。所述方法步骤简单、操作方便、反应条件温和、适合规模化生产。

另外，本发明提供所述FA@Ag-Pt QDs纳米酶在环境水、食品、医药等领域中的应用，本发明制备的FA@Ag-Pt QDs模拟酶具有良好的模拟过氧化酶催化活性；尤其是在超痕量Hg

附图说明

图1.不同条件下制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶的652nm处的紫外光谱测试结果：a为不同Ag和Pt摩尔比，b为不同叶叶酸与银-铂双金属摩尔数之和比。

图2.实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶的结构表征，其中：a为TEM图(插图：粒径分布图)；b为DLS图；c为EDS图(插图：HR-TEM图)；d为荧光光谱图。

图3.实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶的结构表征，其中：a为XRD图；b为FT-IR图；c为ζ电位图；d为x射线光电子广角谱；e为Ag 3d,f为Pt 4f的XPS高分辨谱图。

图4.实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs在H

图5.实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs组分间协同增强过氧化模拟酶活性的紫外光谱测试结果，其中a为FA、AgPt和FA@Ag-Pt QDs有无H

图6.实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs的稳态动力学实验，其中a为v-c

图7.a为常见金属离子干扰物对FA@Ag-Pt QDs-TMB-H

图8.a为催化比色Hg

具体实施方式

下面将以实施例的方式对本申请作进一步的详细描述，以使本领域技术人员能够实践本申请。应当理解，可以采用其他实施方式，并且可以做出适当的改变而不偏离本申请的精神或范围。为了避免对于使本领域技术人员能够实践本申请来说不必要的细节，说明书可能省略了对于本领域技术人员来说已知的某些信息。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本发明的范围仅由所附权利要求界定。以下的实施例便于更好地理解本申请，但并不用来限制本申请的范围。

实施例1

(1)将22.1mg(0.05mmol)的叶酸和1.2mg(0.007mmol)AgNO

(2)然后向反应混合液中加入0.01M HCl，调节pH至7.0左右，继续室温搅拌4h，使过量的NaBH

(3)将反应液在8000r/min下分别用丙酮和纯净水离心3次，50℃真空干燥，最终得到FA@Ag-Pt QDs。

实施例2

在实施例一的基础上，分别改变其中的Ag元素与Pt元素投料比以及叶酸与Ag和Pt的投料比，制备目标产物FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶。

表1 Ag与Pt投料摩尔比为变量

表2叶酸与Ag和Pt投料摩尔比为变量

对各变量下得到的FA@Ag-Pt QDs-TMB-H

性能表征、测试：

1、对实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶通过TEM，DLS，EDS，XRD，FTIR，ζ电位和XPS等表征了FA@Ag-Pt QDs纳米材料的结构，如图2和3所示。图2a的TEM确定了FA@Ag-Pt QDs材料的形貌是呈4nm左右的球形颗粒，这说明叶酸与银铂纳米粒子成功复合到了一起，图2b的DLS进一步表明量子点材料呈现正态分布趋势，通过图2c的EDS证明FA@Ag-PtQDs中存在C、N、O、Ag、Pt元素，且Ag与Pt的摩尔比为7:3，与投料用量比值完全一致；图2d可以看出材料本身具有良好的荧光光谱性能(激发峰和发射峰分别为267nm和455nm)，进一步证实了量子点纳米尺寸；EDS的插图为材料的HR-TEM，FA@Ag-Pt QDs存在0.212nm和0.238nm两个晶面间距，这分别与银纳米的(111)晶面和铂纳米粒子的(111)晶面对应，且属于银纳米的晶面间距不是很清晰，而铂纳米的比较清楚，这表明合成的FA@Ag-Pt QDs材料可能是银铂核壳结构。

而复合材料的XRD明确了FA@Ag-Pt QDs材料的晶相和结晶度，它存在4个特征峰，如图2d所示，2θ分别为38.99°,64.82°,66.21°和77.65°，其中2θ＝64.82°附近的弱峰与Ag的(220)晶面相符合，而2θ＝38.99°附近的强峰和66.21°、77.65°附近的弱峰都归因于PtNPs的(111)、(220)和(311)晶面，在FA@Ag-Pt QDs中Ag的衍射峰信号不是很强，说明材料中的大部分Ag被Pt包裹，另外，Pt峰与文献相比发生负移，Pt晶格向Ag扩展也说明了AgPt核壳结构的形成。从图3b的FA与FA@Ag-Pt QDs的FT-IR可知，单独的FA谱图中3537和3467cm

对于FA@Ag-Pt QDs材料相关组分在水溶液中ζ电位，单独的银铂纳米材料的ζ电位为5.6mV，而与叶酸复合后的FA@Ag-Pt QDs材料ζ电位为-32.3mV，见图3c。其绝对值明显远高于单独的银铂纳米材料，这表明银铂纳米材料成功地与叶酸构筑到一起并且经过叶酸修饰后的材料稳定性大大提高。通过XPS探究了FA@Ag-Pt QDs材料的元素组成以及化合价。从图3d的X射线光电子广角谱确定所制备的FA@Ag-Pt QDs材料包含所有投料元素Ag，Pt，C，N和O。图3e的Ag 3d高分辨XPS谱图中出现的373.69eV和367.69eV位置的特征峰分别对应Ag

2、实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶检测能力测试，包括如下步骤：

(1)FA@Ag-Pt QDs标准溶液的配制：将制备的FA@Ag-Pt QDs材料超声分散到双重蒸馏水中，配制成浓度为0.02mg/mL FA@Ag-Pt QDs标准溶液，室温下保存备用。

(2)Hg

分别称取1.53g(0.1mmol)硝酸汞、1.66g(0.1mmol)碘化钾和0.36g(1.5mmol)TMB(3,3’,5,5’-四甲基联苯胺)分别溶于1000.0mL双重蒸馏水和1000mL DMSO中，量取100.0mL30％(10mol)的H

(3)实际样品溶液的制备：

(i)Hg

随机量取100.0mL自来水和地表水样品，用孔径0.22μm的微孔过滤膜过滤3次室温下保存，备用。

随机购买雪碧和气泡水样品，用孔径0.22μm的微孔过滤膜过滤3次，室温下保存，备用。

(ii)I

碘伏为青岛海氏海诺英诺威消毒科技有限公司生产。碘盐是将3.33mg固体溶于5mL纯净水中，室温下保存，备用。

随机称取冲洗干净的海带和紫菜各0.5g，加入25mL三重蒸馏水，用商用榨汁机榨汁，收集上清液后，9000r/min离心20min得到相应的样品，室温下保存，备用。

(4)为了使实验结果更加合理，对FA@Ag-Pt QDs模拟过氧化酶催化活性研究之前，对温度(20～60℃)、反应时间(0～30min)、pH(2.5～7.0)、c

(5)FA@Ag-Pt QDs模拟过氧化酶催化活性测试：向5mL的离心管中加入240μL上述(1)中FA@Ag-Pt QDs材料、200μL pH 4.0的柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液、200μL上述(2)中TMB和300μL上述(2)中H

采用实施例一制备的FA@Ag-Pt QDs纳米模拟酶对其催化氧化TMB的机理进行了探究，如图5c，采用盐酸羟胺判断反应过程中是否产生O

(6)FA@Ag-Pt QDs模拟过氧化酶催化活性测试：向5mL的离心管中加入240μL上述(1)中FA@Ag-Pt QDs材料、200μL pH 4.0的柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液、200μL上述(2)中TMB和300μL上述(2)中H

(7)FA@Ag-Pt QDs模拟酶动力学参数的探究：我们在最佳实验条件下(240μL0.02mg/mL FA@AgPt QDs，pH 4.0，200μL 1.5mM TMB，300μL 1.0M H

(8)催化比色检测Hg

在此基础上进一步对Hg

(9)FA@AgPt QDs催化比色检测Hg

(10)样品中Hg

表3 FA@Ag-Pt QDs-TMB-H

表4 FA@Ag-Pt QDs-TMB-H

基于上述定量检测结论，将FA@AgPt QDs过氧化物模拟酶应用于实际样品的检测中，如将Hg

以上所述仅说明了本发明的几个实施方式，并不能因此而理解是对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本领域的其他人员来说，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，还可进行修改替换改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围应以所描述的根据权利要求为准。