[发明专利]一种金/二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金/二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用，制备方法是：以螺旋状碳纤维为模板，通过离子溅射在碳纤维表面溅射金粒子，然后通过原子层沉积技术沉积一层二氧化钛，所得二氧化钛/金/碳螺旋状纤维复合物进行退火处理，得到产品。本发明产品中，二氧化钛以中空的螺旋状二氧化钛纤维的形式存在，金纳米粒子分散在中空的螺旋状二氧化钛纤维的内表面上。本发明首次制备了中空螺旋状结构的金/二氧化钛纳米复合物，解决了金纳米粒子容易聚集的问题，且活性位点多，具有更好的过氧化物模拟酶催化活性，克服了天然酶难以提取、高温下易于失活变性的缺点，拓展了过氧化物模拟酶的催化温度范围，在生物检测、分析等领域具有潜在而广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种中空螺旋状金/二氧化钛纳米复合物，还涉及该纳米复合物的制备方法及作为过氧化物模拟酶的应用，属于纳米材料和模拟酶技术领域。

背景技术

过氧化物酶是一类以血红素为辅基的天然酶，在生物体内能高效地催化多种氧化物或过氧化物氧化其它物质，参与解毒有害物质、氧化脂肪酸、调节氧浓度、含氮物质的代谢等生理过程，在生物体内起到不可或缺的作用。过氧化物酶能在生物体组织中降解机体内的重要中间物质过氧化氢，在涉及到过氧化氢含量的分析方法中已有大量的研究，因此在食品加工、农业生产和临床医药等行业具有广阔的应用前景。

但是天然过氧化物酶，以辣根过氧化物酶（HRP）为例，存在提取困难、价格昂贵、受理化因素影响易变性失活等问题，因此，开发一种制备高活性、低成本人工模拟酶的技术具有重要的意义。自从2007年阎锡蕴研究小组首次报道四氧化三铁纳米颗粒具有HRP催化活性以来，一系列的过氧化物模拟酶纳米材料得到了开发和利用，如氧化铈纳米颗粒，氧化铜纳米颗粒，碳纳米管，石墨烯量子点功能化的金纳米粒子等，极大地拓展了此类酶促反应在天然酶不适环境下的应用。近年来，基于金纳米颗粒的过氧化物模拟酶催化活性建立起了一系列的分析检测和传感技术，这些技术着手于对金纳米粒子进行调控，解决其易于团聚、不稳定的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金/二氧化钛纳米复合物，该纳米复合物为中空的螺旋状纤维结构，二氧化钛以中空的螺旋状二氧化钛纤维的形式存在，金纳米粒子分散在中空的螺旋状二氧化钛纤维的内表面上。本发明纳米复合物结构解决了金纳米粒子容易聚集的问题，活性位点多，作为过氧化物模拟酶性能优异。

本发明的另一目的是提供上述金/二氧化钛纳米复合物的制备方法，本发明首次以螺旋状碳纤维为模板，结合等离子溅射技术和原子层沉积技术制备金/二氧化钛纳米复合物，工艺简单、易于实施。

本发明的再一目的是提供上述金/二氧化钛纳米复合物作为过氧化物模拟酶的应用，该金/二氧化钛纳米复合物表现出了催化过氧化氢的活性，且催化温度高，克服了天然酶难以提取、在高温下易失活变形的缺陷，具有很好的应用前景。

本发明具体的技术方案如下：

一种金/二氧化钛纳米复合物，该纳米复合物为中空的螺旋状金/二氧化钛纤维，其中二氧化钛以中空的螺旋状二氧化钛纤维的形式存在，金纳米粒子分散在中空的螺旋状二氧化钛纤维的内表面上。

上述金/二氧化钛纳米复合物中，所述中空的螺旋状二氧化钛纤维的内径为75-85纳米，壁厚为8~12纳米；所述金纳米粒子的尺寸为5.5～20.5纳米。

本发明还公开了上述金/二氧化钛纳米复合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）以螺旋状碳纤维为模板，通过离子溅射在螺旋状碳纤维表面溅射金粒子，形成金/碳螺旋状纤维复合物；

（2）通过原子层沉积在金/碳螺旋状纤维复合物表面沉积一层二氧化钛，形成二氧化钛/金/碳螺旋状纤维复合物；

（3）对二氧化钛/金/碳螺旋状纤维复合物进行退火处理，除去内部的碳，得到中空的螺旋状金/二氧化钛纳米复合物。