一种氧化铜氧化铁纳米酶及其制备方法与应用

本发明涉及纳米材料、生物传感，涉及一种纳米酶及其制备方法，具体涉及cuo/fe2o3纳米酶的制备方法。

背景技术：

1、具有类生物酶活性的纳米材料被称为纳米酶。由于天然酶的储存成本高、容易失活和保存条件严格等原因其应用受到限制。为了解决天然生物酶的相关问题，已经开发了各种具有类酶活性的纳米材料。由于具有类似酶的活性，纳米材料拥有了越来越多的应用，如生物传感和环境保护。

2、草铵膦是一种广谱的除草剂，通常用于一年生和多年生双子叶杂草。其残留物可以在环境中积累，并破坏土壤微生物之间的自然平衡。随着草铵膦用的增加，残留物监测已经引起了广泛的关注。抗生素的滥用更容易造成环境污染和细菌耐药性的增加。饲料中添加盐酸金霉素，动物粪便的排放会影响环境当中微生物的数量和细菌的多样性，若作为农用肥料直接作用于土塘，则会降低土壤呼吸能力，减弱土壤肥力。

3、如今已经开发出的多种检测方法，如高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、离子色谱法等，可昂贵的仪器、复杂的样品预处理和净化过程被认为是这些检测方法的缺点。因此，为了达到快速检测的要求，准备便携式检测传感器就显得尤为重要。

4、现有技术中，cn111774057b公开了一中高性能异质结材料fe2o3/cuo光电薄膜，上述现有技术该材料属于光电化学技术领域，可以有效提高光电化学性能，达到高效地分解水的目的。上述现有技术发明了一种fe2o3/cuo材料的制备方法，但制备条件严苛，过程繁杂，且产物并不适用于草铵膦或盐酸金霉素的检测。

5、现有技术中cn115267018a公开了一种对于草铵膦的检测技术，上述现有技术利用芳香类酰氯对待测样品中的草铵膦进行衍生，衍生产物可在高效液相色谱中得到分离和检测，方便判断杂质的结构和性质。但针对草铵膦的高效检测仍存在一定缺陷，所需的检测设备价格高昂，操作步骤繁琐。

6、现有技术中，cn109540869b公开了一种对于盐酸金霉素的sers检测技术，上述现有技术中在sers基底上对金霉素盐酸盐进行表面增加拉曼检测，实现对金霉素盐酸盐的定量检测。但成本高昂，需要使用au纳米粒子溶胶，且反应时间较长，无法高效快速得到检测结果。

技术实现思路

1、针对草铵膦、盐酸金霉素检测方法目前存在的不足，本发明提供了一种利用纳米酶探针，结合智能手机便携式检测平台做到快速检测草铵膦、盐酸金霉素含量的方法。通过纳米酶优异于生物酶的生产储存成本，以及智能手机的便携简易性，达到快速检测、操作简便、检测成本较低等特点。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种氧化铜氧化铁纳米酶的制备方法，操作步骤包括：

4、s1：将cuno3·3h2o和fe2(no3)3·9h2o与沉淀剂充分混合，得到混合溶液；

5、s2：将混合溶液放入聚四氟乙烯高压反应釜中反应，然后分离出反应产物；

6、s3：将反应产物经煅烧得到cuo/fe2o3纳米酶颗粒；

7、进一步的，所述的沉淀剂为0.56g pvp和1.2g尿素，溶于20ml去离子水和10ml乙二醇混合溶液。

8、进一步的，将所述的混合溶液充分搅拌30min，然后加入聚四氟乙烯高压反应釜中水热反应90℃，10h。

9、进一步的，反应完成后，通过离心分离得到黄色沉淀物，用水和乙醇交替洗涤3次，在70℃真空下干燥。

10、进一步的，反应物干燥完成后利用管式炉，550℃下直接煅烧3小时，制备出cuo/fe2o3纳米酶颗粒。

11、进一步的，用类似方法制备cuo与fe2o3纳米酶颗粒与cuo/fe2o3纳米酶颗粒进行对比分析。

12、进一步的，进行酶活性测试。使用3,3',5,5'-四甲基联苯胺(tmb)作为显色底物，测试了催化剂的过氧化物酶类活性。

13、进一步的，测试酶活性时，cuo/fe2o3悬浮液需先经过超声处理5min。

14、进一步的，取50μl液体与100μltmb(5mm)，50μl h2o2(10mm)加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液，混合后总体积为2ml。

15、进一步的，混合液在37℃的水浴锅中孵育20min，然后用紫外可见分光光度计记录吸光度。

16、进一步的，以cuo/fe2o3纳米酶紫外可见吸收强度为基准，检测cuo、fe2o3纳米酶颗粒位于相同位点的紫外可见吸收强度。可得出二者机械混合并不能产生酶的活性。

17、本发明的另一目的在于，提供一种cuo/fe2o3纳米酶在草铵膦与盐酸金霉素检测中的应用：

18、(1)草铵膦比色分析，操作步骤包括：

19、s1：取一系列不同浓度的草铵膦，加入检测系统溶液；

20、s2：将系统溶液放入水浴锅中孵育；

21、s3：检测系统溶液吸光度。

22、(2)盐酸金霉素比色分析，操作步骤包括：

23、s1：取一系列不同浓度的草铵膦与盐酸金霉素，加入检测系统溶液；

24、s2：将系统溶液放入水浴锅中孵育；

25、s3：检测系统溶液吸光度。

26、(3)利用智能手机搭建便携式检测平台

27、s1：在反应体系中加入不同浓度的目标分子，成复合溶液，经水浴锅孵育后，将复合溶液转移到玻璃试管中；

28、s2：利用智能手机对图像进行拍照；

29、s3：使用自开发应用程序的yolo v3算法对图像进行分割，并提取rgb或hsv的平均值；

30、s4：用线性支持向量机(svm)拟合rgb或hsv值的平均值与目标分子之间的关系。

31、本发明有益效果：

32、(1)本发明提供了一种优异酶活性的新型cuo/fe2o3纳米酶材料的制备方法。且该纳米酶制备简单，产率高，宜于储存，具有优秀的稳定性，有望用于大规模工业化生产。

33、(2)本发明的方案是利用水热法与煅烧法制备一种cuo/fe2o3纳米酶用于草铵膦与盐酸金霉素的检测，解决了现有技术中对此类物质检测时设备昂贵，操作繁琐，反应时间长的问题，达到了可快速定量检测的效果。

34、(3)本发明构建了一种草铵膦和盐酸金霉素的快速智能化分析平台。该平台具有即时和快速检测的能力，且操作简单，智能手机便于携带，可快速简便使用。

技术特征：

1.一种cuo/fe2o3纳米酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的cuo/fe2o3纳米酶颗粒制备方法，其特征在于：s1中，所使用的沉淀剂为0.56gpvp和1.2g尿素，溶于20ml去离子水和10ml乙二醇混合溶液。

3.如权利要求1所述的cuo/fe2o3纳米酶颗粒制备方法，其特征在于：s2中，利用水热法，反应在聚四氟乙烯高压反应釜中水热反应90℃，反应进行10h，分离方式采用离心分离，而后使用去离子水和乙醇交替冲洗3次，在70℃下干燥。

4.如权利要求1所述的cuo/fe2o3纳米酶颗粒制备方法，其特征在于：s3中，利用煅烧法，干燥产物于管式炉中550℃直接煅烧3小时，得到cuo/fe2o3纳米酶颗粒。

5.如权利要求1-4任意一项制备的cuo/fe2o3纳米酶在草铵膦的检测上应用，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：s1中检测溶液系统为cuo/fe2o3/tmb/h2o2系统。

7.如权利要求1-4任意一项制备的cuo/fe2o3纳米酶在盐酸金霉素的检测上应用，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：s1中检测溶液系统为cuo/fe2o3/tmb/h2o2/草铵膦系统。

9.一种利用智能手机搭建的便携式检测平台，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的检测平台，其特征在于：s2中利用随身携带智能手机对图像进行采集；s3中使用自开发程序中的yolov3算法对图像进行分割和rgb或hsv的平均值的信息采集；s4中用线性支持向量机svm拟合rgb或hsv值的平均值与目标分子浓度之间的关系。

技术总结
本发明公开了一种氧化铜氧化铁纳米酶及制备方法与应用，涉及纳米材料、生物传感技术领域。本发明提供了一种氧化铜氧化铁纳米酶的制备方法：将CuNO<subgt;3</subgt;·3H<subgt;2</subgt;O和Fe<subgt;2</subgt;(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O与沉淀剂充分混合，得到混合溶液；将混合溶液放入聚四氟乙烯高压反应釜中反应，然后分离出反应产物；将反应产物煅烧得到CuO/Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米酶颗粒。本发明具有优异的过氧化物酶活性。纳米酶具有制备简单，产率高，易于储存，且具有优异的稳定性。以CuO/Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;为探针，草铵膦和盐酸金霉素作为检测物，利用智能手机构建一种高灵敏度的便携式生物传感平台，具有即使快速的检测能力。本发明属于纳米材料、生物传感技术领域。该方法在检测过程中操作简单、响应快速，实际应用前景较好。

技术研发人员：孙萌萌,赵丽英,饶含兵,王妍媖,鲁志伟
受保护的技术使用者：四川农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13