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苯胺類化合物具有毒性,眾所周知,鄰苯二胺(OPD)、間苯二胺(MPD)和對苯二胺(PPD)是苯二胺的同分異構體,它們常常被用作重要的化學中間體、生產塑料的前驅體、感光材料以及工業(yè)染料等。由于鄰苯二胺的毒性和致癌性使其被公認為嚴重的環(huán)境污染物,而且間苯二胺的致突變作用、致癌作用和致畸作用,使其被國際上公認的“三致”物質。苯二胺廣泛被作為制造業(yè)的原料,基于它們的毒性及長期暴露對人類身體健康構成的威脅,而引起廣大學者的關注。目前,傳統(tǒng)的苯二胺的識別測定方法主要是十倍分析法,包括紫外分光光度計法、氣相色譜法、高效液相色譜法、氣象色譜?質譜分析法、液相色譜/質譜分析法以及毛細管電泳法等。這些方法雖然能夠同時區(qū)分出三種苯二胺同分異構體,但是方法重現性低、使用檢測儀器昂貴、耗時并且不適用于實時測定。因此,建立廉價、實用、可靠的可視識別方法來區(qū)分鄰、間、對苯二胺仍是一種挑戰(zhàn)。
電化學生物傳感器是近幾十年來發(fā)展起來的一種新的傳感分析技術。電化學生物傳感器具有選擇性高、檢測范圍寬、靈敏度高、儀器設備簡單、操作方便等優(yōu)點,已在臨床診斷、工業(yè)控制、食品和藥物分析、生物藥物開發(fā)、環(huán)境分析和軍事等諸多領域得到廣泛應用。特別是基于比色法的化學/生物傳感器特性,由于它低成本、操作簡單、便于肉眼觀測的特點,引起了業(yè)界廣泛的興趣。在缺乏昂貴的檢測儀器時,比色法的化學/生物傳感器技術尤為重要。如何將測定對象的理化特性轉變?yōu)轭伾淖兓允潜壬ǖ年P鍵挑戰(zhàn),為了解決這一難題,類酶納米材料為構建比色法的化學/生物傳感技術提供了平臺。
MnO2納米材料得益于優(yōu)異的物理、化學性能被廣泛研究。除了較寬的光吸收性能和快速的電子轉移性能之外,MnO2納米材料還表現出了優(yōu)異的模擬酶性能,使其在基于比色法的生物傳感技術方面得到了廣泛的應用。但是目前大部分方法制備的MnO2容易造成MnO2的納米片層間發(fā)生團聚現象活性較低。
針對現有技術存在的上述問題,本發(fā)明公開了一種基于超分子為模板的花狀MnO2@C3N4制備及應用,制備得到的花狀MnO2@C3N4具有分散性好、性能穩(wěn)定、且具有高活性氧化性模擬酶等優(yōu)點;本發(fā)明應用于快速、準確、靈敏的識別苯二胺的同分異構體。
具體方案如下:一種基于超分子為模板的花狀MnO2@C3N4制備,先以三聚氰胺和三聚氰酸為原料制備含有大量N元素的HOFs(Hydrogen?bondedorganicframeworks,氫鍵有機框架結構);以HOF為模板,通過水熱反應將二氧化錳負載于HOF上,最后再氮氣保護下在高溫處理下得到MnO2@C3N4復合材料;
具體制備步驟是:
1)首先將相同質量三聚氰胺和三聚氰酸分別溶解在二甲亞砜中,其濃度分別為0.1?0.5mol/L和0.5?2.0mol/L;在劇烈攪拌下將三聚氰胺和三聚氰酸溶液混合在一起;反應30min后,得到白色沉淀;用無水乙醇反復洗滌3次,然后在60℃烘箱中干燥,得到HOFs超分子聚集體;
2)將HOFs超分子聚集體溶解在水中,控制濃度為0.1?1.0g/mL;另將高錳酸鉀溶解于水中,調整濃度為1.0?3.0mol/L;然后將HOFs溶液和高錳酸鉀溶液混合一起置于100mL聚四氟反應釜中,在180?250℃下反應1?4h,得到產物MnO2@HOF;過濾,濾渣用去離子水洗滌三次,在60℃下干燥12h;
3)將干燥后的MnO2@HOF在500?650℃的氮氣保護氣氛下焙燒了2?6小時,獲得產物花狀MnO2@C3N4復合材料。
一種花狀MnO2@C3N4應用于對苯胺類化合物的測定,取花狀MnO2@C3N4復合材料10?20μg/mL和0.5?2.0mmol/L的過氧化氫混合于pH為2?4的醋酸?醋酸鈉緩沖溶液中;然后將待識別的苯二胺的同分異構體(該苯二胺的同分異構體可能是不同濃度的鄰苯二胺、對苯二胺或間苯二胺)加入上述溶液中,在室溫下反應5?30分鐘,將混合物離心分離后,靜置,根據上清液的顏色可用肉眼辨別苯二胺的同分異構體,分別為黃色為鄰苯二胺、紫色為對苯二胺或無色為間苯二胺。
本發(fā)明利用MnO2@C3N4具有較高的氧化模擬酶的活性,使得苯二胺在MnO2@C3N4納米酶的作用下快速的被氧化酶氧化為不用顏色的產物,即鄰苯二胺、對苯二胺和間苯二胺分別被氧化為黃色的鄰苯二醌、紫色的對苯二醌和無色的間苯二醌,從而實現可視化識別苯二胺的三種同分異構體。
本發(fā)明采用模板?水熱法制備花狀MnO2@C3N4復合材料,制備得到的花狀MnO2@C3N4復合材料具有分散性好、性能穩(wěn)定、且具有高活性氧化性模擬酶等優(yōu)點;可以應用于快速、準確、靈敏的識別苯二胺的同分異構體。
采用本發(fā)明制備的花狀MnO2@C3N4生物傳感器敏感試劑可以應用于苯二胺的同分異構體、硫化物等環(huán)境污染物的測定,并且具有生物傳感器敏感試劑制備工藝簡單、成本低的優(yōu)點。
序號 | 專利號 | 專利名稱 | 專利類型 | 專利狀態(tài) | 其他資料 |
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1 |
一種基于超分子為模板的花狀MnO2@C3N4制備及應用 |
發(fā)明專利 |
未下證 |
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