一种具有类过氧化物酶活性的改性V2O5纳米酶及其制备方法

本发明涉及一种纳米酶，特别涉及一种具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶及其制备方法。

背景技术：

1、天然酶是高效的生物催化剂，但其具有的高成本、低稳定性和储存困难等局限性极大地阻碍了它们的实际应用。纳米酶是一类具有酶活性的纳米材料，具有天然酶和纳米材料的优点，通常成本低、稳定且易大量生产，在生物传感、疾病治疗和环境保护等领域具有广阔应用前景。但纳米酶的发展仍然面临一些挑战。催化活性和底物选择性是纳米酶发展中需要解决的两个重要问题。因此，需要对纳米材料的进行合理设计与调控，开发具有高效活性的纳米酶。

2、目前已经报道了许多了具有氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等酶活性的纳米材料。其中，金属氧化物中，五氧化二钒(v2o5)已被报道了具有类过氧化物酶活性，但其催化活性仍有提高空间。

技术实现思路

1、发明目的：本发的第一目的为提供一种具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶，提高v2o5类过氧化物酶活性；本发明的第二目的为提供所述改性v2o5纳米酶的制备方法。

2、技术方案：本发明所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶，所述纳米酶基于mofs材料高温煅烧得到；其中mofs材料以钒为金属离子，有机物为配位体，浸渍掺杂钌元素；mofs材料煅烧使金属离子钒形成五氧化二钒。

3、优选的，所述有机配位体为1,4-苯二甲酸、均苯三甲酸或1,4-萘二甲酸；所述mofs材料与浸渍钌元素的质量比为100∶1～20。随着钌元素含量增加，纳米酶的过氧化物酶活性提高。

4、本发明所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)将钒化合物、有机配体、盐酸加入溶剂中，进行溶剂热反应，得到mofs材料；

6、(2)将钌盐加入溶剂中，然后加入步骤(1)得到的mofs材料，浸渍钌，最后干燥；

7、(3)将步骤(2)处理后的mofs材料在空气气氛中高温煅烧，得到所述改性v2o5纳米酶。

8、步骤(1)中，在水热反应过程中，金属离子钒与有机配位体结合，形成金属有机框架材料mofs。金属-有机骨架(mofs)构成一类由金属离子和有机配体自组装形成的多孔材料。它们具有有序的多孔结构，较大的比表面积和可调节的结构。

9、优选的，步骤(1)中，所述溶剂热反应温度为100～140℃。

10、优选的，步骤(1)中，所述钒化合物为乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒或三氯化钒。

11、优选的，步骤(2)中，所述钌盐为乙酰丙酮钌、醋酸钌或三氯化钌水合物。

12、优选的，步骤(1)或(2)中所述的溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

13、步骤(2)中，在浸渍过程中，钌被吸附在mofs材料孔隙表面。优选的，步骤(2)中，所述浸渍时间为10～15小时。

14、优选的，步骤(3)中，所述高温煅烧温度为350～550℃。煅烧过程中，温度的高低和时间长短，会影响mofs材料中v向v2o5的物相转变，以及结构形貌。在低温下煅烧，mof材料难以转变为五氧化二钒，高温和长时间的煅烧会影响五氧化二钒表面粗糙程度，造成结构塌陷。

15、发明机理：本发明的改性v2o5纳米酶，在v2o5中引入了ru元素，氧空位增多，促进了反应过程中的电子转移速度，并且掺杂钌之后增加了纳米酶的比表面积，钌元素和v2o5协同催化提高类过氧化物酶活性，提高了催化速率，提高类过氧化物酶活性。此外，所述纳米酶基于mofs材料高温煅烧得到，mofs材料具有有序的多孔结构，较大的比表面积，有助于浸渍过程中吸附ru，此外，煅烧之后表面仍具有多孔结构，增加了纳米酶的比表面积。

16、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)该纳米酶材料通过在v2o5中引入了ru元素，并且基于mofs材料煅烧得到，提高了v2o5的类过氧化物酶催化活性；(2)该制备方法简单，原料易得。

技术特征：

1.一种具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶，其特征在于，所述纳米酶基于mofs材料高温煅烧得到；其中mofs材料以钒为金属离子，有机物为配位体，浸渍掺杂钌元素；mofs材料煅烧使金属离子钒形成五氧化二钒。

2.根据权利要求1所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶，其特征在于，所述有机配位体为1,4-苯二甲酸、均苯三甲酸或1,4-萘二甲酸。

3.根据权利要求2所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶，其特征在于，所述mofs材料与浸渍钌元素的质量比为100∶1～20。

4.一种权利要求1所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂热反应温度为100～140℃。

6.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述高温煅烧温度为350～550℃。

7.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钒化合物为乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒或三氯化钒。

8.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钌盐为乙酰丙酮钌、醋酸钌或三氯化钌水合物。

9.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)或(2)中所述的溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。

10.根据权利要求4所述的具有类过氧化物酶活性的改性v2o5纳米酶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述浸渍时间为10～15小时。

技术总结
本发明公开了一种具有类过氧化物酶活性的改性V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;纳米酶及其制备方法，所述纳米酶基于MOFs材料高温煅烧得到；其中MOFs材料以钒为金属离子，有机物为配位体，浸渍掺杂钌元素；MOFs材料煅烧使金属离子钒形成五氧化二钒；其制备方法为：(1)将钒化合物、有机配体、盐酸加入溶剂中，进行溶剂热反应，得到MOFs材料；(2)将钌盐加入溶剂中，然后加入步骤(1)得到的MOFs材料，浸渍钌，最后干燥；(3)将步骤(2)处理后的MOFs材料在空气气氛中高温煅烧，得到所述改性V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;纳米酶；该纳米酶材料通过在V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;中引入了Ru元素，并且基于MOFs材料煅烧得到，提高了V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;的类过氧化物酶催化活性。

技术研发人员：孙瀚君,邵雯,张莉莉,崔馨,孙冬梅
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15