[发明专利]一种中空球型纳米CeO2及其对硝基苯酚降解中的应用

说明书

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种中空球型纳米CeO₂（二氧化铈）及其作为模拟氧化酶在对硝基苯酚降解中的应用。CeO₂结构特征为：一个大型的中空球由多个直径在100nm以下的小型CeO₂中空球颗粒堆积而成。本发明所提供的二氧化铈相比于天然氧化酶，其稳定性高、不易发生变性、适用范围广、易于存储和运输，且重复利用度高，而且同样具有高效的氧化酶催化活性，因而可以较好地替代现有的天热氧化酶的应用。具体应用于对硝基苯酚降解时，降解率可达75%。总体而言，本发明中的中空球型二氧化铈，其制备工艺简单，可操作性强，在应用于对硝基苯酚降解处理时具有较好地应用前景。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种中空球型纳米CeO₂（二氧化铈）及其作为模拟氧化酶在对硝基苯酚降解中的应用。

背景技术

酶是高效的生物催化剂，几乎参与生物体内所有的反应。酶具有高效性、专一性、多样性和温和性的特点。天然酶在医药、化工、食品加工、环境保护和农业中都有重大的实际应用。但天然酶具有易变性失活、价格昂贵、提纯困难、储存和使用成本高等缺点，这都限制了它们的广泛应用。因此，模拟天然酶对底物的分子识别和高效催化的模拟酶的研究成为当务之急。

自2007年阎锡蕴研究小组首次发现四氧化三铁纳米颗粒具有过氧化物酶的催化活性以来，纳米材料模拟酶催化活性的探索立刻引起了高度关注。后来，人们陆续发现多种纳米材料如金纳米粒子、Co₃O₄、碳量子点、FeS、V₂O₅等也被发现具有类似过氧化物酶的活性，但这些模拟酶几乎都要以过氧化氢为氧化剂才能发生催化反应，这大大限制了这些材料潜在的应用前景。2009年，Perez团队发现CeO₂纳米颗粒不需要过氧化氢的存在，就可以氧化底物，具有模拟氧化酶的活性，但是关于CeO₂的应用尚缺少进一步研究，尤其是CeO₂在水处理中的应用尚缺少较好地示范性的研究应用的研究成果和报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种特定的中空球型二氧化铈材料，并以此材料为基础作为模拟氧化酶在对硝基苯酚降解中的应用。

本发明所采取的详细技术方案介绍如下。

一种中空球型CeO₂，结构特征为：一个大型的中空球由多个直径在100nm以下的小型CeO₂中空球颗粒堆积而成；具体采用如下步骤制备而成：

（1）取Ce(NO₃)₃·6H₂O和溴酸钾，溶于去离子水中，搅拌均匀后，加入L-天冬酰胺，让其充分溶解直至溶液澄清，

各物料具体用量以摩尔比计，Ce(NO₃)₃·6H₂O︰溴酸钾︰L-天冬酰胺1：10：3.5~7.0；优选比例为，1：10：3.5；

（2）将步骤（1）中溶解混合均匀的物料转入内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，烘箱中120℃~160℃反应18~36h，优选140℃反应24 h，反应结束后自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）中反应后溶液离心取沉淀，优选10000转/分、离心15分钟；

沉淀物用无水乙醇和离子水交替洗涤不小于3次，60℃~80℃干燥10~15h，优选65℃干燥12 h，得到中空球型二氧化铈。

所述中空球型CeO₂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）取Ce(NO₃)₃·6H₂O和溴酸钾，溶于去离子水中，搅拌均匀后，加入L-天冬酰胺，让其充分溶解直至溶液澄清，