[发明专利]一种磁性Fe3O4@CeO2复合纳米微粒的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种磁性Fe₃O₄@CeO₂复合纳米微粒的制备方法及利用其模拟酶活性检测过氧化氢和葡萄糖含量的应用。首先采用水热法制备得到磁性四氧化三铁纳米微粒，再以磁性四氧化三铁纳米微粒为核，在其表面包覆上二氧化铈壳层得到最终的复合纳米微粒。该复合纳米微粒具有模拟过氧化酶催化功能，可用于低浓度过氧化氢以及葡萄糖的检测，具有催化效率高、易于分离、可重复利用等优点，在环境和生物医药等领域有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种磁性Fe₃O₄@CeO₂复合纳米微粒的制备方法及利用其模拟酶活性检测过氧化氢及葡萄糖含量的应用。

背景技术

最近的研究发现纳米Fe₃O₄具有过氧化酶的催化活性，这种无机材料模拟酶与天然酶相比，具有耐温、耐酸碱、易大量制备、成本低、贮存稳定等优异特性。其酶催化活性的来源为表面不完整的价态结构。

另一方面，纳米二氧化铈表面存在Ce³⁺和Ce⁴⁺离子，而且这两种混合价态可以快速地相互转化。又由于其结构中存在氧空位，氧空位弥补了价态转换中损失的正电荷，从而稳定了化学活性，使Ce³⁺保持稳定状态。氧化还原电对可以在这个循环中切换Ce的每个状态。正是因为这种快速转换和氧空位的存在，使得纳米二氧化铈保持着高效的催化性能。此外，由于纳米材料巨大比表面积的特点，纳米二氧化铈具有更多的表面Ce³⁺和表面氧空位。早期的大量研究证实了二氧化铈纳米颗粒具有多种模拟酶活性，基于这些模拟酶活性，纳米二氧化铈成为在生物、医学、化工、能源等领域中具有较好应用价值与前途的材料。

H₂O₂浓度的检测，特别是准确检测低浓度的H₂O₂在生物学上具有广泛应用。一些生物学指标，比如葡萄糖浓度，通常是先将其氧化后生成H₂O₂，再检测H₂O₂的浓度。H₂O₂浓度的检测通常采用过氧化氢酶催化H₂O₂氧化底物生成有色产物，通过检测有色产物浓度，判断H₂O₂的浓度。因此，寻找高活性的过氧化氢酶，能有效提高对低浓度H₂O₂的检测，从而能提到对生物学指标检测的灵敏度。

将CeO₂包覆在Fe₃O₄纳米粒子表面，通过两者过氧化酶的协同机制，预计得到的复合纳米粒子具有更高的酶催化活性，从而可进一步提高对H₂O₂的检测灵敏度。目前普遍使用的将CeO₂加载在Fe₃O₄纳米粒子表面的方法主要是水热法和模板剂法，同时现有的方法均需在管式炉中煅烧一段时间来获取最终产物。本发明所述的方法无需在管式炉中煅烧，而且反应温度等实验条件相对现有方法要容易实现和控制。本发明所述的复合纳米微粒是CeO₂包覆Fe₃O₄纳米粒子的结构。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种磁性Fe₃O₄@CeO₂复合纳米微粒的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)水热法合成磁性Fe₃O₄纳米粒子；(b)将步骤(a) 制备的磁性Fe₃O₄纳米粒子分散在葡萄糖溶液中，依次加入六水硝酸铈、尿素并搅拌均匀，升温水热反应，分离、水洗、干燥即得。