[发明专利]一种铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物的制备方法及所得产品和应用

说明书

本发明公开了一种铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物的制备方法及所得产品和应用，其制备步骤为：制备草酸镍纳米线；采用原子层沉积法，在草酸镍纳米线表面沉积氧化铝，得到氧化铝@草酸镍复合材料；将氧化铝@草酸镍复合材料进行氢气还原，得到氧化铝@镍复合材料；将氧化铝@镍复合材料放入含有铜盐和铵盐的溶液中，通过水热反应，得到铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物。本发明所得产品形貌为典型的纳米管结构，由均匀的超薄纳米片组成，其具有较大的比表面积，表现出杰出的过氧化物模拟酶的催化活性，克服了天然酶难以提取，高温易失活的缺点，还可用于检测过氧化氢和葡萄糖浓度，在生物医药、环境检测及食品加工领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物的制备方法及所得产品，还涉及该产品作为过氧化物模拟酶的应用，属于纳米材料制备和模拟酶技术领域。

背景技术

自然界中的一切生命现象都和酶息息相关，天然酶是由活细胞产生的一种具有特殊催化活性的生物大分子。酶是生命有机体去维持其生命活动、进行新陈代谢、传递遗传信息、催化化学反应有序进行的关键所在。在温和的反应条件下，酶由于具有底物专一性，催化高效性等特点而被广泛应用于多个领域，包括食品加工，临床诊断，生物检测和药物制造等等。

然而，由于这些酶大多数都是蛋白质（少数是具有催化功能的RNA分子），容易被蛋白酶水解，且结构不稳定，在极端条件下（过酸过碱、高温）结构容易发生变化而失去催化活性。此外，由于酶是由活细胞产生的，含量很少，难以通过纯化去大量获取，同时贮存条件苛刻，故而高昂的价格极大地限制了其应用。

因此，科研工作者试图去寻找一种人工的模拟酶，这种模拟酶既具有酶的催化特性，又能弥补酶的缺陷。在过去的几十年里，科学家们已经在人工模拟酶的领域取得很多的研究成果，合成出各种类型的人工模拟酶，且随着科学技术快速的发展，纳米模拟酶的研究也开始如雨后春笋般迅速地崛起，被广泛应用于环境、生物和医药等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物（LDH）的制备方法及所得产品，该方法以草酸镍纳米线为模板，结合原子层沉积技术、氢气还原和水热法制得CuNiAl LDH，工艺简单，易于操作，所得CuNiAl LDH结构特殊，具有较大的比表面积和更多的活性中心，表现出杰出的过氧化物模拟酶的催化活性。

为了实现上述目的，本发明使用以下具体方案：

一种铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）制备草酸镍（NiC₂O₄）纳米线；

（2）采用原子层沉积法，在草酸镍纳米线表面沉积氧化铝，得到氧化铝@草酸镍（Al₂O₃@NiC₂O₄）复合材料；

（3）将氧化铝@草酸镍复合材料进行氢气还原，得到氧化铝@镍（Al₂O₃/Ni）复合材料；

（4）将氧化铝@镍复合材料放入含有铜盐和铵盐的溶液中，通过水热反应，得到铜掺杂的镍铝层状双金属氢氧化物。

进一步的，步骤（1）中，将镍盐、乙二醇和水混合均匀，然后搅拌下加入草酸盐混合均匀，所得混合液进行水热反应，得到草酸镍纳米线。草酸镍纳米线的形貌、尺寸、分散均匀性可以通过镍盐、草酸盐的浓度、双溶剂的配比、水热反应条件等因素进行调整。

进一步的，步骤（1）中，所述镍盐可以为氯化镍等可溶性镍盐，所述草酸盐可以是草酸钠等可溶性草酸盐。镍盐在反应体系中的浓度为0.0090 g/mL～0.0100 g/mL，草酸盐在反应体系中的浓度为0.0026 g/mL～0.0029 g/mL。

进一步的，步骤（1）中，乙二醇与水的体积比为4～6:3。