[发明专利]一种可复用纳米核-壳结构模拟酶材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可复用纳米核‑壳结构模拟酶材料及其制备方法，所述制备方法包括步骤：取铁源和铵源，加入到溶剂中超声搅拌，得到混合液A，将所述混合液A在第一预设条件下反应，磁分离后洗涤、干燥，得到磁性纳米铁；将所述磁性纳米铁与锰源、铵源在去离子水中超声搅拌，得到混合液B，将所述混合液B在第二预设条件下进行反应，磁分离后洗涤、干燥，得到可复用纳米核‑壳结构模拟酶材料。本发明制备工艺简单、原料简单易得且对生物和环境友好，可适用于工业化大规模生产，且制得的产品具有可磁分离和循环使用的特性，再生循环使用中依然保持极高的酶活力，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及电解水催化析氢技术领域，具体而言，涉及一种可复用纳米核-壳结构模拟酶材料及其制备方法。

背景技术

天然酶具有高催化活性，对底物的结合具有很强的特异性，并且具有相对温和的条件，然而其催化活性对环境条件的变化非常敏感，易于变性和消化，并降低其稳定性，这些固有的缺陷极大地限制了天然酶的实际应用潜力。多年来，科学家一直致力于开发具有类似于天然酶的人工酶类似物，以构建更稳定和更容易获得的生物模拟酶系统。随着近年来纳米技术的发展，一些新的纳米材料被制备成功且被证实具有模拟酶的性质，如FeS、Co₃O₄、AgPd等，这些材料能够在H₂O₂存在的时候表现出高效的催化性能，并且这些材料已被实际应用于催化剂等相关医药领域。

二氧化锰纳米颗粒MnO₂ NPs具有结构可控、离子转换较易等优点，在催化、生物传感器及储能等方面有着广泛的应用。此外，当将纳米微球MCs加工成纳米尺寸薄膜后，再将其进行催化实验时，也展现出了卓越的酶活性。基于其高催化活性的特点，牛血清白蛋白改性的二氧化锰微球(MnO₂ MCs)已被投入实际使用，用来检测H₂O₂浓度。

然而，二氧化锰微球(MnO₂ MCs)在制备及应用时工艺复杂、价格昂贵，无法实现MnO₂晶体结构的可控生长，不适于工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可复用纳米核-壳结构模拟酶材料及其制备方法，以解决现有二氧化锰微球纳米模拟酶材料在实际应用中存在工艺复杂、催化效率低、价格高的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可复用纳米核-壳结构模拟酶材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、取铁源和铵源，加入到溶剂中超声搅拌，得到混合液A，将所述混合液A在第一预设条件下反应，磁分离后洗涤、干燥，得到磁性纳米铁Fe₃O₄ NPs；

S2、将所述磁性纳米铁Fe₃O₄ NPs与锰源、铵源在去离子水中超声搅拌，得到混合液B，将所述混合液B在第二预设条件下进行反应，磁分离后洗涤、干燥，得到可复用纳米核-壳结构模拟酶材料Fe₃O₄@MnO₂ MCM。

可选地，步骤S1所述铁源包括硝酸铁或三氯化铁，所述铵源包括过硫酸铵(NH₄)₂S₂O₈、草酸铵(NH₄)₂C₂O₄，四丁基溴化铵C16H36BrN和甲基乙二胺C₃H₁₂N₂中的一种，所述溶剂包括甲醇、乙醇和乙二醇中的一种。

可选地，步骤S1所述铁源和所述铵源的质量比在1：0.2至1：0.8范围内。