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一种半导体酸铋-羟基纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法

阅读:873发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种半导体酸铋-羟基纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 半导体 钒 酸铋-羟基 氧 化 铁 纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法,将正钒酸钠溶解于超声过的五 水 合 硝酸 铋水溶液,离心分离得到沉淀物,清洗并烘干过夜,得到钒酸铋。将钒酸铋粉末均匀分散到羟基氧化铁的合成体系中,连续搅拌若干小时后,离心分离得到沉淀物,清洗并干燥,得钒酸铋-羟基氧化铁纳米复合物。将的钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶加入到含不同浓度过氧化氢和固定 显色剂 浓度的 醋酸 -醋酸钠缓冲溶液中,一定pH、 温度 条件下静置反应15分钟后,取出反应溶液,然后采用分光光度法分析钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶对过氧化氢的检测效果。该半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶用于检测过氧化氢,具有灵敏度高、易回收、成本低等优点。,下面是一种半导体酸铋-羟基纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法专利的具体信息内容。

1.一种半导体酸铋-羟基纳米酶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)称取60-120mg的五硝酸铋,置于烧杯中,加入40-80ml去离子水,超声分散5-10分钟,得到溶液;
(2)在经步骤(1)得到的溶液中加入100-200mg的正钒酸钠,得到第一混合溶液,将第一混合溶液移入100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中,160-170℃下加热反应11-12h;待冷却到室温后,离心分离得到沉淀物,分别用去离子水和无水乙醇清洗, 40-60℃烘干,研磨,得到钒酸铋;
(3)称取41.5-83mg六水合三氯化铁溶于无水乙醇中,再加入160-320mg经步骤(2)得到的钒酸铋,得到第二混合溶液,将第二混合溶液超声10-15分钟,之后用磁搅拌器连续搅拌;
(4)向步骤(3)中加入118.5-237mg酸氢铵粉末,之后继续搅拌8-9h,得到第三混合物;
(5)将步骤(4)中的第三混合物离心分离,分别用去离子水和无水乙醇洗涤几次, 40-
50℃干燥得到半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶。
2.根据权利要求1所述的一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合材料中,钒酸铋、羟基氧化铁质量比为1:1。
3.根据权利要求1-2任意一项权利要求所述的方法制备的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测过氧化氢的方法,其特征在于,具体过程如下:
a) 将1-5毫克半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶分散到1毫升水中,配制1-5毫克/毫升浓度的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液;
b) 加10微升钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、固定浓度的显色剂及不同浓度的过氧化氢于醋酸盐缓冲溶液中,培养,得到混合液
c) 利用分光光度计测定步骤(b)得到混合液中过氧化氢的浓度。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中,所述半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液浓度为1-5 毫克/毫升,反应体系由10微升1-5毫克/毫升半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、10微升不同浓度的过氧化氢、250微升1-2毫摩尔/升的显色剂和730微升0.1 摩尔/升的醋酸盐缓冲溶液组成,缓冲液溶液pH为3-5,培养温度为30-50℃,培养时间为10-20分钟。

说明书全文

一种半导体酸铋-羟基纳米酶的制备及检测过氧化

氢的方法

技术领域

背景技术

[0002] 过氧化氢在大多数氧化和酶促反应中都是必不可少的中间产物,因此在包括宿主防御,生物合成和细胞信号转导在内的各种生物过程中起着关键作用。人体中过量的过氧化氢会引起各种生物损伤,从而导致衰老,神经退行性变,DNA损伤和癌症。监测生物环境中的过氧化氢平具有广泛的生物学和生物医学意义。以纳米材料基础的过氧化物酶(纳米酶)来检测过氧化物已受到广泛的关注。和一些基于光学、电化学和生物电化学的传感方法相比,纳米酶具有成本低、稳定性高、催化活性可调等优点。通过比色法,以纳米材料作为催化剂,催化过氧化氢的氧化,在这一过程中显色剂3,3,5,5  '-四甲基联苯胺会转化为氧化态并由无色变成蓝色。
[0003] 金属氧化物、金属纳米颗粒是常用的“纳米酶”材料。为了使这些材料具有更好的催化效果,制备复合纳米酶是有效途径之一。钒酸铋作为一种出色的半导体材料,具有适当的能带隙约为2.4eV,可以被可见光驱动,具有良好的价带边缘,具有强的氧化能,较低的启动电位,良好的稳定性和低成本,因此已广泛用于光催化和光电化学中。羟基氧化铁因其在地球上的丰度以及在中性和性条件下水氧化性能的稳定性而被多个研究小组研究,是一种很有前途的PEC氧化催化剂。将钒酸铋与羟基氧化铁复合能够增大材料比表面积增强材料的催化性能,取得很好的催化效果。另外,过氧化氢与二价铁离子反应生成三价铁离子和羟基自由基,实现三价铁离子和二价铁离子的循环利用,避免了二次污染。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种新的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法,具体涉及钒酸铋、羟基氧化铁纳米酶的制备方法及检测过氧化氢的技术,此纳米酶具有高效检测过氧化氢的性能。
[0005] 本发明的目的是这样实现的,一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)称取60-120mg的五水合硝酸铋,置于烧杯中,加入40-80ml去离子水,超声分散5-10分钟,得到溶液;
(2)在经步骤(1)得到的溶液中加入100-200mg的正钒酸钠,得到第一混合溶液,将第一混合溶液移入100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中,160-170℃下加热反应11-12h;待冷却到室温后,离心分离得到沉淀物,分别用去离子水和无水乙醇清洗, 40-60℃烘干,研磨,得到钒酸铋;
(3)将41.5-83mg六水合三氯化铁溶于无水乙醇中,再加入160-320mg经步骤(2)得到的钒酸铋,得到第二混合溶液,将第二混合溶液超声10-15分钟,之后用磁力搅拌器连续搅拌;
(4)向步骤(3)中加入118.5-237mg酸氢铵粉末,之后继续搅拌8-9h,得到第三混合物;
(5)将步骤(4)中的第三混合物离心分离,分别用去离子水和无水乙醇洗涤几次, 40-
50℃干燥得到半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶。
[0006] 步骤(5)中,半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合材料中,钒酸铋、羟基氧化铁质量比为1:1。
[0007] 半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测过氧化氢的方法,其特征在于,具体过程如下:a) 将1-5毫克半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶分散到1毫升水中,配制1-5毫克/毫升浓度的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液;
b) 加10微升半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、固定浓度的显色剂及不同浓度的过氧化氢于醋酸盐缓冲溶液中,培养,得到混合液
c) 利用分光光度计测定步骤(b)得到混合液中过氧化氢的浓度。
[0008] 步骤b)中,所述半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液浓度为1-5 毫克/毫升,反应体系由10微升1-5毫克/毫升半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、10微升不同浓度的过氧化氢、250微升1-2毫摩尔/升的显色剂和730微升0.1 摩尔/升的醋酸盐缓冲溶液组成,缓冲液溶液pH为3-5,培养温度为30-50℃,培养时间为10-20分钟。
[0009] 本发明方法科学合理,通过本发明提供的一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法,包括的步骤为:(1)称取60-120mg的五水合硝酸铋,置于烧杯中,加入40-80ml去离子水,超声分散5-10分钟;(2)在(1)的溶液中加入100-120mg的正钒酸钠,将混合溶液移入100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中,160-170℃下加热反应11-12h。待冷却到室温后,离心分离得到沉淀物,分别用去离子水和无水乙醇清洗, 40-60℃烘干,研磨,得到钒酸铋;(3)称取六水合三氯化铁溶于无水乙醇中,再加入(2)中的钒酸铋,将混合溶液超声10-15分钟,之后用磁力搅拌器连续搅拌;(4)向步骤(3)中加入的碳酸氢铵粉末,之后继续搅拌8-9h;(5)将步骤(4)中的混合物离心分离,分别用去离子水和无水乙醇洗涤几次, 40-50℃干燥得到半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米复合物。(6)将步骤(5)所得钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶用于检测过氧化氢,具体过程如下:a) 将1-5毫克半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶分散到水中,配制1-5毫克/毫升浓度的钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液;b) 加10微升钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、固定浓度的显色剂及不同浓度的过氧化氢于醋酸-醋酸钠缓冲溶液中,培养;c) 利用分光光度计测定步骤(b)得到混合液中过氧化氢的浓度;步骤(1)所述超声分散时间为5-10分钟;步骤(2)所述加热反应温度为160-170℃,反应时间为11-12小时;干燥温度为40-60℃;步骤(3)中半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合材料中钒酸铋、羟基氧化铁质量比为1:1;步骤(6)所述半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液浓度为1-5 毫克/毫升,反应体系由10微升1-5毫克/毫升半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、10微升不同浓度的过氧化氢、250微升1-2毫摩尔/升的显色剂和730微升
0.1 摩尔/升的醋酸盐缓冲溶液组成,缓冲液溶液pH为3-5,培养温度为30-50℃,培养时间为10-20分钟;
相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:
①步骤(1)中超声分散时间必须控制在合适的范围内才能使五水合硝酸铋完全分解,促进与其他物质的结合。
[0010] ②步骤(2)加热反应温度、时间,必须控制在合适的范围内,才能使物质充分接触合成复合物,;干燥温度必须控制在合适的范围内,才能保护材料内部结构。
[0011] ③步骤(3)控制半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合材料中钒酸铋:羟基氧化铁质量比约为1:1。羟基氧化铁是一种很有前途的PEC氧化催化剂,将钒酸铋与羟基氧化铁复合能够增大材料比表面积,增强材料的催化性能,取得很好的催化效果。另外,过氧化氢与二价铁离子反应生成三价铁离子和羟基自由基,实现三价铁离子和二价铁离子的循环利用,避免了二次污染。
[0012] ④步骤(4)用于检测过氧化氢线性范围广,分别为2.5-500 微摩尔/升。
[0013] 综上,本发明涉及一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备及检测过氧化氢的方法。包括如下步骤:将正钒酸钠溶解于超声过的五水合硝酸铋水溶液,于高压反应釜中反应若干小时后,离心分离得到沉淀物,清洗并烘干过夜,得到钒酸铋。将钒酸铋粉末均匀分散到羟基氧化铁的合成体系中,连续搅拌若干小时后,离心分离得到沉淀物,清洗并干燥,得钒酸铋-羟基氧化铁纳米复合物。将的钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶加入到含不同浓度过氧化氢和固定显色剂浓度的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中,一定pH、温度条件下静置反应15分钟后,取出反应溶液,然后采用分光光度法分析钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶对过氧化氢的检测效果。该半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶用于检测过氧化氢,具有灵敏度高、易回收、成本低等优点。该半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测过氧化物灵敏度高,成本低且环境友好。若能市场化,将会取得较好的经济效益。附图说明
[0014] 图1为本发明实施例1的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合物的扫描电镜图。
[0015] 图2为本发明实施例1的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合物的扫描电镜图。
[0016] 图3为本发明实施例2的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测过氧化氢的紫外吸收光谱图;图4是本发明涉及的652nm处过氧化氢浓度与吸光度关系图。

具体实施方式

[0017] 本发明的一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶的制备,依次包括如下步骤:实施例1
(1)称取120mg的五水合硝酸铋,置于烧杯中,加入80ml去离子水,超声分散5分钟;
(2)在(1)的溶液中加入200mg的正钒酸钠,将混合溶液移入100ml的聚四氟乙烯高压反应釜中,160℃下加热反应12h。待冷却到室温后,离心分离得到沉淀物,分别用去离子水和无水乙醇清洗, 60℃烘干,研磨,得到钒酸铋;
(3)称取83mg六水合三氯化铁溶于无水乙醇中,再加入320mg(2)中的钒酸铋,将混合溶液超声10分钟,之后用磁力搅拌器连续搅拌;
(4)向步骤(3)中加入237mg的碳酸氢铵粉末,之后继续搅拌8h;
(5)将步骤(4)中的混合物离心分离,分别用去离子水和无水乙醇洗涤几次, 40℃干燥得到半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米复合物。
[0018] 图1、2为本实施例制备的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶复合物的扫描电镜图。图中可以看出所得的复合物具有类似花苞的三维结构。
[0019] 结合具体实施例进一步说明本发明中一种半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测过氧化氢的方法。
[0020] 实施例2将实施例1所得半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶用于检测过氧化氢,具体过程如下:
(1)将1毫克半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶分散到1毫升水中,配制1毫克/毫升的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液;
(2)将10微升1毫克/毫升的半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶悬浮液、100微升2.5   ~
300微摩尔/升的过氧化氢、250微升1毫摩尔/升的显色剂和640微升0.1 摩尔/升且pH为4的醋酸盐缓冲溶液混合,45℃培养15分钟。
[0021] (3)利用分光光度计,测定步骤(2)的混合液中双氧水的浓度。
[0022] 图3为本发明半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶检测不同浓度过氧化氢的紫外吸收光谱图。
[0023] 实施例3将实施例2中652纳米处的吸光度与过氧化氢浓度作图(图4),可得线性关系图。
[0024] 从图4中可以看出:半导体钒酸铋-羟基氧化铁纳米酶对过氧化氢在2.5 至 500微摩尔/升的范围内都保持良好的线性关系。
[0025] 以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已,非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,例如可以将显色剂浓度,培养温度和时间适当放大。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述。
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