[发明专利]一种纳米酶的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种纳米酶的制备方法及应用。其包括如下步骤：(1)将由草酸、偏钒酸铵和二氰胺制得的前驱体以1.5～5℃/min的加热速率在氮气气氛中加热至750～850℃，并于750～850℃下保温煅烧1.5～3h，得到VN/NC复合材料；(2)将VN/NC复合材料以0.5～2℃/min的加热速率在空气气氛中加热至250～320℃，然后于250～320℃下继续加热6～10h，得到纳米酶。该纳米酶具有超细颗粒、多孔碳层、大比表面积、N掺杂和异质结构。该纳米酶的强催化活性来自于类过氧化氢酶活性和类氧化物酶活性协同效应。本发明丰富了纳米酶的种类，为TAC检测提供了更多的选择。

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，具体涉及一种纳米酶的制备方法及应用。

背景技术

纳米酶具有催化效率高、大规模制备方便、易于长期储存等特点，广泛应用于生物和化学传感平台。纳米材料的单酶活性已被广泛报道，特别是类过氧化物酶(POD)活性。近年来，具有多酶活性的纳米材料参与多步/串联反应，每个酶负责一个反应步骤，从而实现多种化学物质的同时测定，引起了研究者们极大的兴趣。此外，多酶催化剂的协同作用提高了单一酶的催化效率。例如，Co₂V₂O₇具有类氧化酶(OXD)，POD和过氧化氢酶(CAT)活性，2DMoSe₂@PVP纳米片具有类CAT，POD，超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性，NSC/Co_1-xS具有类OXD和POD活性。值得注意的是，与单酶活性相比，纳米材料多酶活性的潜在机制尚不清楚。然而，基于现有研究成果，可以肯定的是，具有多酶活性的新型纳米酶材料的开发具有优异的催化性能，在分析应用中具有巨大的潜力。

最近，各种钒基杂化材料(VO_x)的强大催化活性已被证明，使其成为多种实际应用的绝佳候选者。由于其多种氧化态(V²⁺，V³⁺，V⁴⁺，V⁵⁺)，VO_x易于形成具有多价态特性的纳米复合材料，这有助于缺陷位点的构建和纳米材料内电子的快速转移。因此，VO_x的这些优越特性为涉及催化显色反应的检测方法提供了巨大的应用潜力。由于其独特的结构特性，VO_x作为一种稳定性高、催化活性可调控的纳米酶在生物传感和显色分析方面有着极高的应用潜力。

复合纳米材料各组分之间的协同作用可以有效增强其类酶活性。层状多孔碳材料有利于增加活性位点的暴露和促进电子转移。多孔碳材料与金属氧化物纳米颗粒的结合可以增加纳米复合材料的比表面积，同时还可以作为扩散基底以防止其团聚。在碳材料中，氮掺杂碳纳米材料具有导电性高、比表面积大、易于功能化修饰等突出优势。因此，氮掺杂碳纳米材料被广泛应用于储能、催化和化学分析等领域。将具有多级多孔结构的碳材料与金属氧化物进行整合是提高纳米酶催化性能的有效策略。

因此，将VO_x与氮掺杂碳纳米材料进行复合开发出性能更好的纳米酶，并将其应用至生物和化学传感平台，在复杂药物和食品基质的TAC量化分析中有着极高的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、操作简便、可视化的基于双酶活性3D-V₂O₅/NC纳米酶催化的快速比色检测TAC的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将由草酸、偏钒酸铵和二氰胺制得的前驱体以1.5～5℃/min的加热速率在氮气气氛中加热至750～850℃，并于750～850℃下保温煅烧1.5～3h，得到VN/NC复合材料；

(2)将所述VN/NC复合材料以0.5～2℃/min的加热速率在空气气氛中加热至250～320℃，然后于250～320℃下继续加热6～10h，得到所述纳米酶。