[发明专利]氧化铜纳米棒-血红素功能化石墨烯及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种氧化铜纳米棒‑血红素功能化石墨烯(CuO/H‑Gr)及其制备方法和应用。通过对氧化铜纳米材料(CuO)简单的掺杂，可提高CuO的过氧化物酶活性，进而增强与过氧化氢(H₂O₂)之间的亲和力。本发明通过一步水热法合成了血红素功能化石墨烯纳米片(H‑Gr)，CuO纳米棒附着在H‑Gr上，形成CuO/H‑Gr。该纳米复合材料的类过氧化物酶活性明显高于单一的CuO和H‑Gr。在H₂O₂存在下，CuO/H‑Gr可催化氧化底物3,3',5,5'‑四甲基联苯胺(TMB)生成蓝色产物(oxTMB)。但当双酚F(BPF)存在时，该材料的类过氧化物酶催化活性显著降低，从而可成功构建一种比色分析方法，实现对BPF方便、快速的检测。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料，具体属于一种氧化铜纳米棒-血红素功能化石墨烯(CuO/H-Gr)的制备方法和应用。

背景技术

双酚F(BPF)作为双酚A(BPA)的替代品，广泛存在于饮料包装、塑料、食品罐等消费品中。研究表明，它是一种具有毒性的内分泌干扰物，会对人体健康造成不可逆转的影响，比如会导致生育能力下降、卵巢癌和睾丸癌等多种疾病。因此，简单、快速地检测BPF对人类的生存和健康有重要意义。比色分析方法因其响应快速、成本低廉和操作模式简单而受到广泛关注。

纳米酶克服了天然酶的诸多缺陷，将其应用于许多领域。氧化铜纳米材料(CuO)在弱酸性条件下可以模拟过氧化物酶，但单一CuO催化性能不高，因此现在市场上引入了杂原子、空位或缺陷位调控其催化活性。然而，当CuO转移到溶液中时，它们变得不稳定、不易分散，导致聚集并且催化效率降低。因此，提供一种既能提高CuO的分散性又能改善其过氧化物酶活性的技术方案，具有实用意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种氧化铜纳米棒-血红素功能化石墨烯(CuO/H-Gr)的制备方法，以及CuO/H-Gr在检测双酚F(BPF)中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种类过氧化物酶CuO/H-Gr的制备方法，包括如下步骤：

(1)将血红素(hemin)、石墨烯氧化物(GO)均匀的分散在二次水中搅拌10～20min；然后依次加入氨水(NH₃·H₂O)和水合肼(N₂H₄·H₂O)；在50～70℃下水浴3.0～5.0h，静置冷却至室温；在10000～12000rpm下离心10～20min，得到的产物离心洗涤两次；最后将获得的沉淀分散在10mL的二次水中超声处理，得到血红素功能化石墨烯(H-Gr)悬浮液；

所述的NH₃·H₂O和N₂H₄·H₂O的质量分数分别为25％和80％，hemin、GO、NH₃·H₂O、N₂H₄·H₂O和H₂O的质量比为1.2-1.6:1.0:8.0-10:13-16:1800-2000；

(2)将三水合硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到步骤(1)制得的H-Gr悬浮液中，搅拌10～20min；该混合溶液加热至90～110℃后，将新鲜配置的NaOH溶液快速加入，持续搅拌5～10min，静置冷却至室温；在3000～4000rpm下离心5～10min，得到的产物离心洗涤两次；最后将获得的沉淀分散在2.0mL的二次水中超声处理，制成CuO/H-Gr；