[发明专利]氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶及其制备方法和应用，属于分析化学技术领域。其技术方案为：将间苯二胺、铁盐分散到溶剂中，搅拌，得到铁掺杂的聚间苯二胺，随后在惰性气氛下对其进行煅烧，得到氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶。本发明合成方法简单、高效，便于大规模生产；合成的纳米酶具有较高活性，对L‑半胱氨酸的检测限低，具有极高的应用价值。

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，具体涉及一种氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶及其制备方法和应用。

背景技术

纳米酶是兼具纳米材料和天然酶的优点，具有催化活性高、化学性质较稳定的特点，在医学、化工、食品、环境等领域具有广泛应用。纳米酶通常展现出类过氧化物酶活性和类氧化酶活性。利用过氧化物酶进行分析检测时，需要用到H₂O₂，H2O2不仅对环境产生不良影响，更会限制检测方法的应用。类氧化酶的发展因此受到广泛关注。

L-半胱氨酸在生命体活动中发挥着重要作用，在辅酶A、肝素、生物素、类脂酸等物质的代谢上发挥着重要作用。此外，L-半胱氨酸(L-Cys)是生物体内许多疾病的重要标志物，其浓度与类风湿性关节炎、尿毒症、阿尔兹海默症等慢性疾病和不良妊娠等有关。因此，快速检测其浓度对生物体健康有着重要意义。目前，半胱氨酸的检测方法主要有等离子体原子发射光谱、高效液相色谱、电化学测定法、毛细管电泳法等，这些方法存在着仪器昂贵、检测成本高等缺陷，限制了对半胱氨酸的检测。

比色法基于显色剂对光的选择性吸收，具有响应较及时、灵敏度高、抗干扰能力强的特点。开发一种类氧化酶纳米酶，进行比色检测，对低成本、快速、高效检测L-半胱氨酸浓度重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶及其制备方法和应用，合成方法简单、高效，便于大规模生产；合成的纳米酶具有较高活性，对L-半胱氨酸的检测限低，具有极高的应用价值。

第一方面，本发明提供了一种氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶的制备方法，将间苯二胺、铁盐分散到溶剂中，搅拌，得到铁掺杂的聚间苯二胺，随后在惰性气氛下对其进行煅烧，得到氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶。

优选地，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硬脂酸铁、铁氰化钾、乙酰丙酮铁、柠檬酸铁胺、柠檬酸铁、油石酸铁、乙二胺四乙酸铁钠、六氰合铁酸胺和丙烯酸铁中的一种或多种。

优选地，所述间苯二胺与铁盐中铁离子的摩尔比为2～20：1。

优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二氯亚砜、二氯甲烷、吡啶、乙醚、环己烷、己烷、辛烷、戊烷、醋酸乙酯、环己酮、甲基环己酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种或多种。

优选地，搅拌时间为0.1～100h；优选地，搅拌时间为0.2～5h。

优选地，煅烧温度为500℃～1000℃；优选地，煅烧温度为600℃～900℃；煅烧时间为1～20h；优选地，煅烧时间为1～10h。

第二方面，本发明提供了通过上述方法制备得到的氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶。

第三方面，本发明提供了上述氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶在检测L-半胱氨酸浓度中的应用，包括以下步骤：

(1)将氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶与不同浓度的L-半胱氨酸溶液及pH＝2-4的缓冲溶液混合，加入TMB溶液，在30-60℃下静置后，利用紫外可见光谱仪获得吸光度变化，计算出吸光度与L-半胱氨酸浓度的线性方程；

(2)将氮掺杂的碳化铁/碳纳米酶与待测L-半胱氨酸及pH＝4的缓冲溶液混合，加入TMB溶液，在30-60℃下静置后，利用紫外可见光谱仪获得的吸光度，结合步骤(1)的线性方程确定待测L-半胱氨酸的浓度。