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具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-01-24
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-05-21
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-04-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-01-24
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910066494.6 申请日 2019-01-24
公开/公告号 CN109679651B 公开/公告日 2022-04-12
授权日 2022-04-12 预估到期日 2039-01-24
申请年 2019年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C09K11/65B01J23/745G01N21/64G01N21/78 主分类号 C09K11/65
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2016.10.10Bin Wang et al.,.Synthesis ofnitrogen- and iron-containing carbondots, and their application tocolorimetric and fluorometricdetermination of dopamine《.MicrochimActa》.2016,第183卷第2491-2500页.;
引用专利 KR101663748B 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 安徽师范大学 当前专利权人 安徽师范大学
发明人 杜金艳、陈娟 第一发明人 杜金艳
地址 安徽省芜湖市九华南路189号 邮编 241002
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省芜湖市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京润平知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
张苗
摘要
本发明公开了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用;所述制备方法包括:(1)将柠檬酸溶液和硝酸铁溶液混合,得到混合溶液;(2)将混合溶液进行水热反应,冷却、离心、透析后得到所述铁掺杂碳点。制得的铁掺杂碳点作为过氧化物模拟酶,不仅具有尺寸优势、强的量子局限和边缘效应,而且还拥有类似于量子点的优良发光性能;同时,该铁掺杂碳点还具备催化并双参数监控过氧化氢氧化TMB显色反应的性能。
  • 摘要附图
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图1
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图2
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图3
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图4
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图5
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图6
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图7a
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图7b
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图8a
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图8b
    具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-04-12 授权
2 2019-05-21 实质审查的生效 IPC(主分类): C09K 11/65 专利申请号: 201910066494.6 申请日: 2019.01.24
3 2019-04-26 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点在对苯二酚检测中的应用,其特征在于,所述铁掺杂碳点的制备方法包括:
(1)将柠檬酸溶液和硝酸铁溶液混合,得到混合溶液;
(2)将混合溶液进行水热反应,冷却、离心、透析后得到所述铁掺杂碳点;
其中,柠檬酸溶液由一水合柠檬酸和蒸馏水经超声混合得到;硝酸铁溶液由九水合硝酸铁和乙二胺混合得到;
在混合溶液中,一水合柠檬酸和九水合硝酸铁的摩尔比为1.5:1.2;
水热反应的条件包括:温度为140‑220℃,时间为4‑12h。

2.根据权利要求1所述的应用,其中,透析选用800‑1000Da透析袋进行。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米材料催化传感研究,具体地,涉及一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 催化以及传感反应是自然界普遍存在且又受到人们广泛关注的一类化学反应。当前关于催化过程监控的方法主要是单一的,利用反应物或者生成物在反应过程中自身吸光度的变化,或者可以添加化学指示剂,但它们却不适用于那些本身没有吸收性质的催化体系,而荧光发射光谱比紫外吸收光谱检测灵敏,操作也很简单。
[0003] 因此,提供一种既能高效催化,又能通过自身荧光指示催化进程的催化剂是本发明亟需解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用,制得的铁掺杂碳点作为过氧化物模拟酶,不仅具有尺寸优势、强的量子局限和边缘效应,而且还拥有类似于量子点的优良发光性能;同时,该铁掺杂碳点还具备催化并双参数监控过氧化氢氧化TMB显色反应的性能。
[0005] 为了实现上述目的,本发明提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点的制备方法,所述制备方法包括:
[0006] (1)将柠檬酸溶液和硝酸铁溶液混合,得到混合溶液;
[0007] (2)将混合溶液进行水热反应,冷却、离心、透析后得到所述铁掺杂碳点。
[0008] 本发明还提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点,所述铁掺杂碳点由上述的制备方法制得。
[0009] 本发明还提供了上述铁掺杂碳点在对苯二酚检测中的应用。
[0010] 根据上述技术方案,本发明提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点及其制备方法和应用,所述制备方法包括:将柠檬酸溶液和硝酸铁溶液混合,得到混合溶液;将混合溶液进行水热反应,冷却、离心、透析后得到所述铁掺杂碳点;制得的铁掺杂碳点作为过氧化物模拟酶,不仅具有尺寸优势、强的量子局限和边缘效应,而且还拥有类似于量子点的优良发光性能;同时,该铁掺杂碳点还具备催化并双参数监控过氧化氢氧化TMB显色反应的性能;制得的催化剂不同于现有技术中的金属配合物,该催化剂不需要有机溶剂,而且合成的催化剂具有双功能性质,既可以催化、又可以指示过氧化氢氧化TMB显色反应,且可以利用对苯二酚的还原性使TMB褪色,构建对苯二酚的双参数传感新方法;此外,本发明提供的制备方法制得的产物荧光量子产率高、分散性好、且可控制,生产成本低,重现性好,通过控制原料用量和浓度及反应的温度和时间,形成均匀的形貌结构。
[0011] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

实施方案

[0021] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0022] 本发明提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点的制备方法,所述制备方法包括:
[0023] (1)将柠檬酸溶液和硝酸铁溶液混合,得到混合溶液;
[0024] (2)将混合溶液进行水热反应,冷却、离心、透析后得到所述铁掺杂碳点。
[0025] 在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高制得的铁掺杂碳点的产率、分散性和均匀形貌等性能,柠檬酸溶液由一水合柠檬酸和蒸馏水经超声混合得到;硝酸铁溶液由九水合硝酸铁和乙二胺混合得到。
[0026] 在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高制得的铁掺杂碳点的产率、分散性和均匀形貌等性能,在混合溶液中,一水合柠檬酸和九水合硝酸铁的摩尔比为1.5:1.2。
[0027] 在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高制得的铁掺杂碳点的产率、分散性和均匀形貌等性能,水热反应的条件包括:温度为140‑220℃,时间为4‑12h。
[0028] 在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高制得的铁掺杂碳点的产率、分散性和均匀形貌等性能,透析选用800‑1000Da透析袋进行。
[0029] 本发明还提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点,所述铁掺杂碳点由上述的制备方法制得。
[0030] 本发明还提供了上述的铁掺杂碳点在对苯二酚检测中的应用。
[0031] 以下通过具体实施例进行说明。
[0032] 实施例1
[0033] 将0.8g一水合柠檬酸溶解于30mL二次蒸馏水中,超声溶解,称取0.2g九水合硝酸铁于上述溶液中,加入50μL乙二胺,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中一水合柠檬酸浓度为0.14M,九水合硝酸铁浓度为0.03M;
[0034] 将混合溶液转移至50mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应10h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,用1000Da透析袋透析24h,置于冰箱内4℃贮存备用。
[0035] 实施例2
[0036] 将0.2g溶解于30mL二次蒸馏水中,超声溶解,称取0.2g九水合硝酸铁于上述溶液中,加入50μL乙二胺,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中一水合柠檬酸浓度为0.03M,九水合硝酸铁浓度为0.03M;将混合溶液转移至50mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应4h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,用
1000Da透析袋透析24h,置于冰箱内4℃贮存备用。
[0037] 实施例3
[0038] 将0.2g溶解于30mL二次蒸馏水中,超声溶解,称取0.2g九水合硝酸铁于上述溶液中,加入50μL乙二胺,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中一水合柠檬酸浓度为0.03M,九水合硝酸铁浓度为0.03M;将混合溶液转移至50ml不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应6h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,用
1000Da透析袋透析24h,置于冰箱内4℃贮存备用。
[0039] 实施例4
[0040] 将0.4g溶解于30mL二次蒸馏水中,超声溶解,称取0.2g九水合硝酸铁于上述溶液中,加入50μL乙二胺,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中一水合柠檬酸浓度为0.06M,九水合硝酸铁浓度为0.03M;将混合溶液转移至50ml不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应10h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,用
1000Da透析袋透析24h,置于冰箱内4℃贮存备用。
[0041] 实施例5
[0042] 将0.2g溶解于30mL二次蒸馏水中,超声溶解,称取0.2g九水合硝酸铁于上述溶液中,加入50μL乙二胺,搅拌30分钟,混匀后,得到混合溶液,混合溶液中一水合柠檬酸浓度为0.03M,九水合硝酸铁浓度为0.03M;将混合溶液转移至50ml不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于180℃水热反应10h,取出反应釜自然冷却至室温,之后,通过离心收集产物,用
1000Da透析袋透析24h,置于冰箱内4℃贮存备用。
[0043] 测试例
[0044] 如实施例1制得的铁掺杂碳点,其TEM图如图1所示,从图中可以看出铁掺杂碳点尺寸大小分散较均匀,接近球形的颗粒物,平均尺寸大小为2.3nm,和碳纳米材料尺寸分布特点相一致;从铁掺杂碳点的荧光激发依赖图(图2)和铁掺杂碳点的吸收图谱(图3)可以看出所制备的铁掺杂碳点与之前报道的碳点特征相一致;从红外图谱(图4)和X射线衍射图(图5)可以看出铁掺杂碳点含有不饱和碳键,即碳主要为芳环sp2型的碳;从X射线光电子能谱分析(图6)可以看出产物中含有铁,证明是铁掺杂碳点。
[0045] 铁掺杂碳点模拟过氧化物模拟酶:
[0046] 取600μL H2O,800μL pH=4的HAc/NaAc缓冲溶液,200μL 5mM TMB,0.01mM‑0.5mM H2O2,反应10min,测氧化型TMB在652nm处的吸收光谱和碳点的荧光光谱;从图7a和图7b可以看出铁掺杂碳点具有过氧化物模拟酶性质,可以用紫外和荧光图谱同时监控催化过程。
[0047] 铁掺杂碳点检测对苯二酚:
[0048] 对苯二酚具有还原性,可以还原氧化型TMB,使其褪色,从而检测对苯二酚;取600μL H2O,800μL pH=4的HAc/NaAc缓冲溶液,200μL 5mM TMB,0.5mM H2O2,0.1mM‑0.5mM HQ,反应10min,测652nm处吸收光谱和以及碳点的荧光光谱;从图8a和图8b可以看出铁掺杂碳点可以通过紫外和荧光同时检测对苯二酚。
[0049] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0050] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0051] 此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

附图说明

[0012] 附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0013] 图1为实施例1中制备的铁掺杂碳点的透射电子显微镜照片(TEM);
[0014] 图2为实施例1中制备的铁掺杂碳点的荧光激发依赖图(Fluorescence);
[0015] 图3为实施例1中制备的铁掺杂碳点的紫外吸收图(Absorbance);
[0016] 图4为实施例1中制备的铁掺杂碳点的红外图(FTIR);
[0017] 图5为实施例1中制备的铁掺杂碳点的X射线衍射图谱(XRD);
[0018] 图6为实施例1中制备的铁掺杂碳点的X射线光电子能谱分析(XPS);
[0019] 图7a和图7b为实施例1中制备的铁掺杂碳点模拟过氧化物酶的吸收和荧光图谱;
[0020] 图8a和图8b为实施例1中制备的铁掺杂碳点检测对苯二酚的吸收和荧光图谱。
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