一种检测重金属的纳米酶及其制备方法及应用

本发明涉及一种检测重金属的纳米酶及其制备方法及应用，属于重金属检测领域。

背景技术：

1、当今，环境污染仍然是人类面临的最重要的问题之一。随着工业生产和制造业的不断发展，重金属污染越来越严重。含有重金属离子的废液排放到环境中会污染土壤和水源从而影响作物和动植物，最终在人体中积累，导致严重的疾病。例如：通过引用被污染的引用水和食品而接触汞离子hg(ⅱ)可能会导致一些严重的疾病，如支气管炎、肺炎等一些其他的疾病。因此开发有效的重金属检测方法变得尤为重要。

2、常用的检测重金属的方法包括电化学法、电感耦合等离子体质谱、离子色谱、原子吸收光谱法、比色法和荧光光谱法等。在这些有吸引力的检测方法中，其中比色法除选择性和灵敏度高外，还具有检测快、肉眼可见、操作方便等优点，已被大规模用于研制便携式即时检测设备，利用酶的催化作用使显色底物变色，是常用的比色法之一。

3、天然酶有很多缺点，比如稳定性差，制备、纯化和储存成本高等，这些缺点极大的影响了天然酶的活性和应用。为了避免天然酶的缺陷，纳米酶作为一种人工酶应运而生，其具有成本低、稳定性高、制备简单、可批量生产等优点，受到越来越多的关注。它已经逐渐成为生物、医药、工业、食品和环境等领域非常受欢迎的材料。随着现代纳米材料技术和生物技术的飞速进步和发展，纳米酶的发展也得到了极大的促进。目前许多人工酶已经被证明能够模拟许多不同的酶活性。

4、目前有少量关于检测重金属的纳米酶的报道，但是都存在检测范围窄，检测限高，特异性差的缺点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种检测重金属的纳米酶及其制备方法及应用。本发明的纳米酶具有四种酶活性，检测hg(ⅱ)的线性范围广，检测限低，特异性好。

2、为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

3、一种检测重金属的纳米酶，为铜掺杂氧化铈通过物理作用负载到nh2-mil-101(fe)的表面形成的有机-无机复合材料。

4、上述检测重金属的纳米酶的制备方法，包括步骤如下：

5、(1)提供nh2-mil-101(fe)；

6、(2)将ce(no3)3·6h2o、cu(no3)2·3h2o，溶于去离子水，然后将沉淀剂滴加到溶液中，加热搅拌20-40min，将沉淀的浆液陈化，离心，热去离子水洗涤至上层溶液的ph为7，真空干燥，煅烧，得到cu/ceo2粉末；

7、(3)将nh2-mil-101(fe)与cu/ceo2粉末分散到去离子水中，机械搅拌15-25h，离心收集沉淀，真空干燥，得到检测重金属的纳米酶nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2。

8、根据本发明优选的，步骤(1)中，nh2-mil-101(fe)是按如下方法制得：

9、将bdc-nh2溶解在dmf中，然后加入fecl3·6h2o和dmf的混合物，在室温下搅拌1小时，将所得混合物转移到聚四氟乙烯高压釜中，置于110-120℃下保温15-25小时，冷却至室温后，产物离心，用dmf、甲醇洗涤，真空干燥，得到nh2-mil-101(fe)。

10、进一步优选的，bdc-nh2与dmf的质量体积比为(0.3-0.5)：15，单位，g/ml，fecl3·6h2o和dmf的混合物中fecl3·6h2o与dmf的质量体积比为(1-3)：15，单位，g/ml，bdc-nh2与fecl3·6h2o的质量比为(0.3-0.5)：(1-3)。

11、进一步优选的，真空干燥时间为20-24小时。

12、根据本发明优选的，步骤(2)中，ce(no3)3·6h2o与cu(no3)2·3h2o的质量比为1：(0.05-0.1)，ce(no3)3·6h2o与去离子水的质量体积比为1：(100-150)，单位，g/ml。

13、根据本发明优选的，步骤(2)中，所述的沉淀剂为0.4-0.6mol/l的koh，沉淀剂的加入量使体系ph达到9-11。

14、根据本发明优选的，步骤(2)中，加热搅拌温度为65-80℃，浆液陈化时间为1-3h，真空干燥时间为12h。

15、根据本发明优选的，步骤(2)中，所述的煅烧为在大气中，以4-6℃/min的升温速率升温至400-600℃，煅烧4-6小时。

16、根据本发明优选的，步骤(3)中，nh2-mil-101(fe)与cu/ceo2粉末的质量比为(3-8)：1。

17、根据本发明优选的，步骤(3)中，nh2-mil-101(fe)与去离子水的质量比为1：(10-15)。

18、上述检测重金属的纳米酶的应用，用于检测hg(ⅱ)重金属。

19、根据本发明优选的，具体检测方法如下：

20、1)将不同浓度hg(ⅱ)标准液和不同浓度的谷胱甘肽(gsh)溶液加入到缓冲液中，在室温下反应5-20分钟，使hg(ⅱ)和谷胱甘肽(gsh)充分反应，随后加入3,3',5,5'-四甲基联苯胺tmb溶液、h2o2、nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2水分散液，通过记录检测系统在652nm处的吸光度，获得浓度-吸光度曲线；

21、2)将待测样品和谷胱甘肽(gsh)加入到缓冲液中，按步骤1)的方法测试在652nm处的吸光度，通过浓度-吸光度曲线，获得待测样品hg(ⅱ)的浓度。

22、根据本发明优选的，步骤1)中，缓冲液为ph＝3～5的naac/hac缓冲液。

23、进一步优选的，步骤1)中，缓冲液为ph＝4的naac/hac缓冲液。

24、根据本发明优选的，步骤1)中，谷胱甘肽溶液的浓度为20-40μm，最为优选的，谷胱甘肽溶液的浓度为30μm。

25、根据本发明，优选的，步骤1)中，hg(ⅱ)标准液与缓冲液的体积比为1:(4-8),谷胱甘肽(gsh)溶液与缓冲液的体积比为1:(4-8)。

26、根据本发明，优选的，步骤1)中，tmb溶液的浓度为0.2-0.4mm,h2o2的浓度为10-20mm，nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2水分散液的浓度为0.2-0.4mg/ml。

27、根据本发明，优选的，步骤1)中，tmb溶液、h2o2、nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2水分散液的体积比为1:1:1。

28、根据本发明，优选的，步骤1)中，缓冲液与nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2水分散液的体积比为(2-6)：1。

29、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

30、1、本发明制得的nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2复合纳米材料具有四种酶性能，在过氧化氢的存在下，nh2-mil-101(fe)@cu/ceo2纳米酶可以将tmb氧化为蓝色的ox-tmb，当向体系中加入谷胱甘肽时，可将ox-tmb还原，体系有蓝色变为无色，而向体系中同时加入hg(ⅱ)和谷胱甘肽时，hg(ⅱ)会与谷胱甘肽的巯基结合，使体系褪色程度减弱，由此可以定量检测hg(ⅱ)。优化谷胱甘肽浓度(30μm)后，通过添加不同浓度的hg(ⅱ)，得到吸光度与汞离子的浓度校准曲线。从而可以灵敏检测hg(ⅱ)。

31、2、本发明所述复合纳米酶对检测hg(ⅱ)具有肉眼可见、检测简便等优点。

32、3、该复合纳米酶对检测hg(ⅱ)具有相对较宽的检测范围(0.1-50μm)和较低的检测限0.1μm。