一种铜-碳量子点纳米酶及其制备方法与应用与流程

本发明涉及光学传感，具体涉及一种铜-碳量子点纳米酶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、草甘膦(n-(磷甲乙基)甘氨酸)因其高效低毒，适用性广，成为销量和使用量都最高的一种除草剂。长期过度使用和滥用，使草甘膦残留在环境中，对生态系统甚至人类健康造成了极其严重的威胁。因此，迫切需要开发一种简单、快速、灵敏、可靠的检测方法来监测农产品中的草甘膦。

3、用于草甘膦检测的主要方法包括：液相/气相色谱法与质谱法的耦合、酶联免疫分析、表面增强拉曼散射分析、电化学，以及荧光和比色法。近年来，荧光和比色生物传感因其灵敏度高、分析快速、操作简单、现场检测和结果可靠等优势而成为最受欢迎和主导的策略。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种铜-碳量子点纳米酶及其制备方法与应用。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供一种铜-碳量子点纳米酶组合物，包括以下组分：

4、茯苓和二价铜盐。

5、在一种或多种实施方式中，所述二价铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、或碳酸铜中的一种，优选为硫酸铜。

6、在一种或多种实施方式中，所述茯苓包括茯苓属的茯苓或猪苓中的一种，优选为茯苓属的茯苓。

7、在一种或多种实施方式中，铜-碳量子点纳米酶的为球形，粒径约为7.21nm。

8、本发明的第二个方面，提供第一方面所述铜-碳量子点纳米酶的制备方法，包括：将茯苓、二价铜盐以及水混合后，加热反应获得铜-碳量子点纳米酶。

9、在一种或多种实施方式中，加热反应完成后，将上清液过滤后在超纯水中透析，再次过滤，冷冻干燥获得铜-碳量子点纳米酶。

10、优选地，两次过滤式采用的过滤膜的孔径为0.22μm。

11、优选地，透析所用透析膜的截留分子量为450～550da，优选为500da。

12、在一种或多种实施方式中，茯苓粉碎后过90～120目筛，优选为100目。

13、在一种或多种实施方式中，茯苓的质量与二价铜盐的摩尔比为：1g:1.5～2.5×10-4mmol，优选为1g:2×10-4mmol。

14、在一种或多种实施方式中，所述水为超纯水。

15、在一种或多种实施方式中，二价铜盐在水中的浓度为7.5～12.5×10-4mm，优选为1.0×10-3mm。

16、在一种或多种实施方式中，加热反应的温度为170～200℃，优选为180℃；加热反应的时间为2～5h，优选为3h。

17、本发明的第三个方面，提供第一方面所述铜-碳量子点纳米酶的应用，基于第一方面所述铜-碳量子点纳米酶构建比色传感器，用于检测草甘膦。

18、本发明的第四个方面，提供一种草甘膦检测的方法，包括：

19、(1)将梯度浓度的草甘膦、第一方面所述铜-碳量子点纳米酶置于缓冲溶液中，后加入显色剂3,3',5,5'-四甲基联苯胺(tmb)以及过氧化氢，孵育后，拍摄获取孵育后混合溶液图像，后获取混合溶液图像的rgb值，建立草甘膦浓度与rgb值之间的标准曲线；

20、(2)根据草甘膦浓度与rgb值之间的标准曲线获取待测样品中草甘膦的浓度。

21、在一种或多种实施方式中，梯度浓度为0.02～2.8mm。

22、在一种或多种实施方式中，缓冲溶液为naac-hac缓冲溶液。

23、在一种或多种实施方式中，铜-碳量子点纳米酶在缓冲溶液中的浓度为1～20μgml-1，优选为10μg ml-1。

24、在一种或多种实施方式中，孵育的温度为35～38℃，优选为37℃；孵育的时间为20～30min，优选为20min。

25、本发明的有益效果在于：

26、(1)本发明中以茯苓和cu2+为原料，采用一锅水热法制备了具有优异过氧化物酶活性的铜-碳量子点(cucds)，可以用于灵敏、准确、选择性检测草甘膦。cu2+与茯苓中富氧和富氮的成分结合，发生氧化还原反应，得到具有cu2+/cu+的cucds，cu2+掺杂改变了cds的电子云分布，增强了cucds的电子传输能力，与cds协同作用，产生了三种ros(·oh、·o2-和1o2)，从而发挥优异的过氧化物酶活性。而草甘膦通过与cucds表面的羟基、氨基、羰基、羧基以及cu螯合占据活性位点，使得活性位点中毒，选择性地抑制cucds过氧化物酶活性，为简单、快速、灵敏、选择性检测草甘膦提供了一个有力的选择。

27、(2)本发明中cucds对草甘膦检测，具有优异的特异性，同时具有更宽的线性范围(5-120μm)和更低的检测限(2.66μm)。

技术特征：

1.一种铜-碳量子点纳米酶组合物，其特征在于，包括以下组分：

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述二价铜盐包括二价铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、或碳酸铜中的一种，优选为硫酸铜；

3.权利要求1～2任一项所述的铜-碳量子点纳米酶的制备方法，其特征在于，包括：将茯苓、二价铜盐以及水混合后，加热反应获得铜-碳量子点纳米酶。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加热反应完成后，将上清液过滤后在超纯水中透析，再次过滤，冷冻干燥获得铜-碳量子点纳米酶；

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，茯苓粉碎后过90～120目筛，优选为100目；

6.如权利要求3所述的制备方法，二价铜盐在水中的浓度为7.5～12.5×10-4mm，优选为1.0×10-3mm；

7.权利要求1～2任一项所述的铜-碳量子点纳米酶的应用，其特征在于，基于权利要求1～2任一项所述铜-碳量子点纳米酶构建比色传感器，用于检测草甘膦。

8.一种草甘膦检测的方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在一种或多种实施方式中，梯度浓度为0.02～2.8mm；

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，铜-碳量子点纳米酶在缓冲溶液中的浓度为1～20μg ml-1，优选为10μg ml-1；

技术总结
本发明涉及光学传感技术领域，具体涉及一种铜‑碳量子点纳米酶及其制备方法与应用。本发明中以茯苓和Cu<supgt;2+</supgt;为原料，采用一锅水热法制备了具有优异过氧化物酶活性的铜‑碳量子点，可以用于灵敏、准确、选择性检测草甘膦。Cu<supgt;2+</supgt;与茯苓中富氧和富氮的成分结合，发生氧化还原反应，得到具有Cu<supgt;2+</supgt;/Cu<supgt;+</supgt;的CuCDs，Cu<supgt;2+</supgt;掺杂改变了CDs的电子云分布，增强了CuCDs的电子传输能力，与CDs协同作用，产生了三种ROS(·OH、·O<subgt;2</subgt;<supgt;‑</supgt;和<supgt;1</supgt;O<subgt;2</subgt;)，从而发挥优异的过氧化物酶活性。而草甘膦通过与CuCDs表面的羟基、氨基、羰基、羧基以及Cu螯合占据活性位点，使得活性位点中毒，选择性地抑制CuCDs过氧化物酶活性，为简单、快速、灵敏、选择性检测草甘膦提供了一个有力的选择。

技术研发人员：施树云,杨扬宇,王晓,钟勇,曹元鑫,蒋强,黄慧俐,李连华,陈依丽
受保护的技术使用者：百色市现代农业技术研究推广中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30