一种同时具备多种酶活性的缺陷型磁性FeNi多孔碳纳米酶

一种同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶
技术领域
1.本发明属于碳基纳米酶技术领域，具体涉及一种同时具备多种酶活性的缺陷型氮掺杂多孔碳包覆磁性nife2o4纳米酶。


背景技术：

2.天然酶是一类大分子生物催化剂，其在生物体内发挥着十分重要的作用，已在疾病诊疗、食品分析和环境科学等领域受到了广泛关注。但天然酶的化学本质是蛋白质或rna，其存在制备成本高、稳定性差、储存条件苛刻以及大尺寸制备与应用困难等瓶颈问题，这些弊端极大地限制了其在生物医学、食品安全以及环境保护等领域的实际应用。
3.近年来，研究者发现某些纳米材料自身具有内在的模拟一种或多种生物酶催化活性的能力，它们被科学家称为纳米酶。与天然酶或者传统的模拟酶相比，纳米酶具有制备简单、催化活性可调谐以及不易失活等优点。目前开发的纳米酶包括过氧化物模拟酶、氧化酶模拟酶、过氧化氢酶模拟酶、超氧化物歧化酶模拟酶、水解酶模拟酶等，这些纳米酶在生物医学、农业、食品安全、环境治理等多个领域受到人们的广泛关注。
4.目前国内外科学家相继在纳米酶的设计合成、纳米酶的类酶催化反应类型、调控类酶催化活性、揭示催化机理和扩展应用等方面展开了较为深入的探索。为了获得性能卓越的纳米酶，贵金属基纳米酶、碳基纳米酶、金属有机骨架材料纳米酶以及复合材料类纳米酶等陆续被探索。贵金属及其合金具有优异的催化性能，但因其成本过高极大地限制了其大尺寸应用。金属有机骨架材料类纳米酶成本偏高且催化活性随着大尺寸制备明显下降。相比之下，碳基纳米酶具有比表面积高、形貌和孔径孔容量可控、催化活性可调等独特的优势，已在食品药品分析、有机毒物高级氧化、环境污染物降解、疾病诊疗等领域展现了巨大的应用前景。
5.然而，无金属碳纳米酶的催化活性往往较低、制备成本高且难以实现循环利用，进而导致实际大规模应用相当困难。为了突破这些瓶颈问题，研究人员发现单金属或双金属纳米粒子掺杂碳骨架以及引入缺陷工程可有效改善碳基纳米酶的催化活性。然而，目前制备碳基纳米酶的碳源多采用昂贵和毒性的化学试剂为原料，大尺寸制备较为困难，特别是大尺寸合成条件下所制备多孔碳材料的比表面积与孔容量会急剧下降。因此，这种方法在大规模的酶工业化生产中存在一定局限性。
6.现阶段碳基纳米酶在模拟天然酶催化活性方面主要包括类过氧化物模拟酶、氧化酶模拟酶、过氧化氢酶模拟酶、超氧化物歧化酶模拟酶、漆酶等。大多数研究工作聚焦在类过氧化物模拟酶的开发和应用，然而仅有为数不多的研究报告揭示fe、co和n元素掺杂可改善碳材料的氧化酶模拟酶活性。实际上，氧化酶模拟酶在无需引入双氧水的环境中，利用溶解氧即可实现目标物的比色传感，这相比类过氧化物模拟酶更具优势(避免h2o2的不稳定性导致的分析方法重复性差以及分析成本高的缺点)。另外，磁性碳基纳米酶在外界磁场作用下易于分离的特性可最大化降低纳米酶自身高背景信号的干扰。
7.近年来利用生物质废弃物替代化学试剂合成碳基纳米酶已是一个趋势，由于其具
有廉价易得、毒性低以及含多种生物高分子聚合物的特性。水产品废弃物富含多种生物活性成分且在水产品中所占的比重相当大，我国水产品废弃物产量呈现逐年上升的趋势，但目前缺乏先进的转化技术和高附加值的产品开发。若水产品废弃物经过加工、综合利用，不但可以变废为宝、避免污染环境，而且也是一条国民致富的好途径。


技术实现要素：

8.针对上述化学试剂衍生碳纳米酶制备成本高、类氧化酶催化活性低以及难以实现大尺寸制备的瓶颈问题，本发明提出了一种废虾壳衍生的比表面积高、孔容量大及多级孔结构，且同时具备类过氧化物酶活性、类过氧化氢模拟酶活性、类氧化酶活性的缺陷型氮掺杂多孔碳包覆磁性nife2o4纳米酶(简称缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶)。
9.为了实现上述目的，本发明提供的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶由下述步骤制备得到：
10.步骤1：将废虾壳粉碎制得废虾壳粉末；
11.步骤2：将铁盐和镍盐溶解于乙醇水溶液中，加入步骤1制备的废虾壳粉末，常温搅拌2～6小时后，于60～80℃下热诱导组装反应16～24小时；
12.步骤3：将步骤2热诱导组装后的产物在惰性气体保护下，500～700℃煅烧处理2～4小时后，用稀盐酸浸泡，并依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，干燥后得到缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶。
13.上述步骤2中，将铁盐和镍盐溶解于乙醇水溶液中，加入步骤1制备的废虾壳粉末，优选常温搅拌4小时后，于80℃下热诱导组装反应24小时。
14.上述步骤2中，优选所述铁盐和镍盐中fe(iii)与ni(ii)的摩尔比为1.5～2.5：1。
15.上述步骤2中，所述铁盐为无水三氯化铁、九水硝酸铁中任意一种，所述镍盐为六水合硝酸镍、醋酸镍中任意一种，所述乙醇水溶液中乙醇的质量分数为25％～40％。
16.上述步骤3中，优选将步骤2热诱导组装后的产物在惰性气体保护下，600℃煅烧处理2.5小时。
17.上述步骤3中，所述惰性气体为氮气或氩气。
18.上述步骤3中，所述稀盐酸的浓度为0.1mol/l，浸泡时间为60～120分钟。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本发明以水产类废弃物废虾壳为原料，将废虾壳粉末浸泡于铁盐和镍盐的乙醇水溶液中，经过浸渍、热诱导组装促使铁离子、镍离子配位改性废虾壳形成类金属有机骨架配合物材料，同时废虾壳固有的氨基酸、蛋白质等生物活性分子作为自掺杂的氮原子，以及自身富含的碳酸钙作为自模板和造孔剂，加之铁盐释放的氯离子与废虾壳中的钠离子可形成nacl纳米微晶模板，然后通过惰性气体高温碳化法，制备成一种比表面积高、孔容量大及多级孔结构的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶。本发明的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶不但具有类过氧化物酶活性、类过氧化氢模拟酶活性，而且具有很好类氧化酶活性。
21.2、本发明以低成本水产类废弃物——废虾壳取代化学试剂，可降低碳基纳米酶碳源成本，变废为宝、绿色环保，制备方法简单、条件温和，所得缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶性能稳定，作为一种新颖的类氧化酶模拟酶可用于比色/光热/智能手机三模式选择性检测饮料和水果中总抗氧化水平(以多羟基化合物抗坏血酸为等效物)和总多酚含量(以多酚类
化合物单宁酸为等效物)，在食品质量控制领域有重要的应用价值。
附图说明
22.图1是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的透射电镜图。
23.图2是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与虾壳衍生多孔碳的xrd图。
24.图3是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的磁滞曲线图。
25.图4是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与虾壳衍生多孔碳的红外光谱图。
26.图5是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与虾壳衍生多孔碳的氮气吸附-解吸图。
27.图6是实施例1中未酸洗的磁性feni多孔碳、缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶以及虾壳衍生多孔碳的拉曼光谱图。
28.图7是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与虾壳衍生多孔碳的x射线光电子能谱图。
29.图8是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶及其对照材料的类过氧化物酶活性的紫外-可见吸收光谱图。
30.图9是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶及其对照材料的类氧化酶活性的紫外-可见吸收光谱图。。
31.图10是不同煅烧温度下的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的类氧化酶活性的紫外-可见吸收光谱图。
32.图11是实施例1制备的不同浓度下缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶分解双氧水的类过氧化氢模拟酶活性图。
33.图12是实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶对四甲基联苯胺的稳态动力学曲线图。
34.图13是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶比色分析抗坏血酸的浓度-吸光度变化曲线图。
35.图14是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶比色分析抗坏血酸的线性曲线图，其中插图为对应抗坏血酸浓度的实物图。
36.图15是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶光热分析抗坏血酸的线性曲线图。
37.图16是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶智能手机分析抗坏血酸的浓度-颜色参数变化线性曲线图。
38.图17是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶比色分析单宁酸的浓度-吸光度变化曲线图。
39.图18是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶比色分析单宁酸的线性曲线图，其中插图为对应单宁酸浓度的实物图。
40.图19是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶光热分析单宁酸的线性曲线图。
41.图20是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶智能手机分析抗坏血酸的浓
度-颜色参数变化线性图。
42.图21是实施例1制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶比色分析抗坏血酸和单宁酸的选择性结果图。
具体实施方式
43.以下结合附图和实施例对本发明进行说明，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
44.实施例1
45.步骤1：将收集的废虾壳干燥、粉碎处理得废虾壳粉末。
46.步骤2：将9.7g(0.06mol)无水三氯化铁和8.7(0.03mol)六水合硝酸镍完全溶解于150ml质量浓度为30％的乙醇水溶液中，加入100g废虾壳粉末，常温搅拌4小时后转入恒温干燥箱在80℃加热，混合物在此温度下进行热诱导组装反应、逐渐蒸发水分，直至得到干燥的棕色粉末。
47.步骤3：将步骤2热诱导组装反应后所得棕色粉末置于氮气气氛中，600℃煅烧处理2.5小时(记为未酸洗的磁性feni多孔碳)，然后将5g未酸洗的磁性feni多孔碳置于100ml0.1mol/l稀盐酸中浸泡90分钟，并用蒸馏水、无水乙醇洗涤产物，最后70℃干燥处理，得到缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶。
48.采用物理吸附仪asap 2020以及元素分析对上述制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的孔结构、化学组成进行定性、定量分析；同时结合米氏方程进行实验并计算所制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶作为类过氧化物模拟酶(pod)在四甲基联苯胺(tmb)和双氧水反应体系中的米氏常数(km)和最大反应速度常数(v
max
)，以及其作为类氧化模拟酶(oxd)在tmb中的km、v
max
，结果见表1。
49.表1缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的质构特性、化学组成及酶催化动力学
[0050][0051]
注：表中
[a]
是bet表面积；
[b]
是总孔容量；
[c]
是平均介孔尺寸(bjh法)。
[0052]
由表1可知，实施例1所制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的比表面积为241.5m2/g、总孔容量为0.24cm3/g、平均介孔尺寸为6.8nm以及氮元素含量为8.6wt.％。
[0053]
为了对比缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的性能，分别制备了如下对照组材料：(1)虾壳衍生多孔碳：将20g粉碎的虾壳粉末置于氮气气氛中，600℃煅烧处理2.5小时，待冷却至室温，将所得黑色固体粉末用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤，最后70℃干燥处理，得到虾壳衍生多孔碳。(2)nife2o4纳米粒子：将0.727g六水合硝酸镍与0.81g无水氯化铁溶解于40ml乙二醇，待完全溶解后加入3.6g醋酸钠与2ml聚乙二醇200，随后将所得混合物在200℃水热反应18小时，待冷却至室温将所得沉淀用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤，最后置于60℃干燥箱中干燥8小时，得到nife2o4纳米粒子。
[0054]
由图1～5可知，磁性nife2o4纳米粒子均匀分布于多孔碳骨架，磁性feni多孔碳被成功制备。由图6可知，经稀盐酸浸泡洗涤后获得的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的id/ig值明显高于未酸洗的磁性feni多孔碳和虾壳衍生多孔碳，这表明feni双金属掺杂和稀盐酸浸泡洗涤可改善虾壳衍生多孔碳骨架的缺陷程度，尤其是经二者共同处理可明显强化碳材料的缺陷度。由图7可知，虾壳衍生多孔碳材料主要包含c、n、o、ca元素，而缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶包含c、n、o、fe、ni元素，说明n/o共掺杂多孔碳限域nife2o4纳米复合材料被成功制备。
[0055]
为了证明本发明的有益效果，对上述实施例1制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的催化性能进行考察，具体实验如下：
[0056]
(1)类过氧化物模拟酶催化活性评价：在2.7ml naac缓冲液(0.2m，ph 4.0)中加入100μltmb(10mm)、100μl h2o2(6mm)和100μl缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的水分散液(1mg/ml)，40℃反应15min，外界磁场分离碳纳米酶后测定样品溶液的吸光度。同时以虾壳衍生多孔碳、nife2o4纳米粒子以及未酸洗的磁性feni多孔碳做对照实验。图8结果表明，同等实验条件下缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶具有最高的类过氧化物酶模拟活性，其催化活性远高于虾壳衍生多孔碳和nife2o4纳米粒子，说明虾壳衍生多孔碳与nife2o4纳米粒子杂化后可呈现优越的协同催化效果。
[0057]
此外，实施例1所制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶(分别为0.055与0.549mm)对tmb和h2o2的米氏常数明显低于天然辣根过氧化物酶(0.434与3.7mm)，表明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶对tmb和h2o2具有更好的亲和性；缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶对tmb和h2o2的最大反应速度常数明显高于天然辣根过氧化物酶，表明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶对tmb和h2o2具有优越的催化活性。
[0058]
(2)类氧化物模拟酶催化活性评价：在2.5ml naac缓冲液(0.2m，ph 4.6)中加入100μl tmb(10mm)和400μl缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的水分散液(4.5mg/ml)，40℃反应15min，外界磁场分离后测定样品溶液的吸光度值。同时以虾壳衍生多孔碳、nife2o4纳米粒子以及未酸洗的磁性feni多孔碳做对照实验。图9结果表明，同等实验条件下缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶具有最高的类氧化物酶模拟活性，其催化活性远高于虾壳衍生多孔碳、nife2o4纳米粒子以及未酸洗的磁性feni多孔碳材料。
[0059]
此外，实施例1所制备缺陷型磁性feni多孔碳模拟氧化酶(为0.159mm)对tmb的米氏常数明显低于目前报道的大多数纳米氧化模拟酶，如ceo2纳米粒子、se纳米粒子、pt纳米簇以及fe掺杂中空碳球的米氏常数分别为0.8、8.3、0.63和0.21mm，表明缺陷型磁性feni多
孔碳纳米酶对tmb具有很好的亲和特性。
[0060]
此外，我们还探索了实施例1制备过程中的煅烧温度与类氧化模拟酶催化活性的关系，结果表明随着煅烧温度升高，类氧化酶催化活性逐渐升高。考虑到能量节约、经济友好性制备高催化活性碳材料的目标，此研究确定600℃为最佳煅烧温度(见图10)。
[0061]
(3)类过氧化氢模拟酶催化活性评价：在室温条件下，将不同剂量的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与含50ml100mm pbs缓冲液(ph 7.4)混合，随后用溶解氧测定仪监测溶液中氧气含量变化。结果表明(见图11)，随着缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶剂量由50至110μg/ml不断升高，同等测试条件下的氧气含量变化值逐渐增加，表明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的类过氧化氢模拟酶活性呈现了很好的剂量依赖关系。
[0062]
此外，对实施例1所制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的稳态动力学行为进行研究，结果显示(见图12)，所制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶与基质tmb之间呈现了良好的米氏常数曲线。同时，测试所制备缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的热稳定性，结果显示其在25～70℃范围内的热稳定性良好。然而大量研究表明，随着温度升高天然酶的酶催化活性会显著降低。这说明本发明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶具有很好的热稳定性。
[0063]
为了进一步证明本发明的有益效果，采用紫外-可见分光光度法、光热分析与智能手机分析分别测试所制备缺陷型磁性feni多孔碳模拟氧化酶对抗坏血酸和单宁酸的分析性能，具体实验如下：
[0064]
(1)抗坏血酸的检测：将100μl tmb(16mm)、400μl缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的水分散液(4.5mg/ml)和100μl不同浓度的抗坏血酸(0.01～250μmol/l)加入到2.4ml naac(0.2m,ph 3.5)的缓冲液中，在25℃下反应20min，磁分离碳纳米酶后用分光光度计记录吸光度值(即比色分析法)。同时，用华为智能手机拍摄所得蓝色样品溶液的实物图，经手机软件处理、获取r、g、b值，并绘制相关线性曲线(即智能手机模式)。此外，将所得蓝色反应混合液经外界磁场分离后，用808nm激光器(2.42w)照射滤液5min，随后用家用温度计测定溶液温度(即光热传感模式)。
[0065]
如图13～14所示，实验结果表明，652nm处的吸光度值随抗坏血酸浓度(1～250μm)增加逐渐降低且呈现很好的线性关系(r2＝0.9847)，最低检出限为1.79μm，其测定灵敏度可与大部分金属、贵金属及碳基纳米酶相媲美。磁分离后的蓝色溶液的温度随着抗坏血酸浓度(10～120μm)增加而逐渐降低且呈现很好的线性关系(r2＝0.9920)，最低检出限为8.4μm(见图15)。智能手机传感模式检测结果显示，颜色参数b/(r+g+b)随着抗坏血酸浓度(0.01～250μm)增加呈现逐渐降低的趋势，且呈现很好的线性关系(r2＝0.9902)，最低检出限为12.61μm(见图16)。这些结果表明，利用本发明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶可实现低成本、高灵敏、现场检测抗坏血酸的分析需求。
[0066]
(2)单宁酸的检测：向2.4mlnaac-hac(0.2m，ph 3.5)缓冲液中加入100μl tmb(16mm)、400μl缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的水分散液(4.5mg/ml)和100μl不同浓度的单宁酸(0.01～25μmol/l)，在25℃下反应20min。最后磁分离碳纳米酶后用分光光度计记录吸光度值(即比色分析法)。同时，用华为智能手机拍摄所得蓝色样品溶液的实物图，经手机软件获取r、g、b值并绘制相关线性曲线(即智能手机模式)。此外，将磁场分离后的蓝色混合液用808nm激光器(2.42w)照射滤液5min，随后用家用温度计测定溶液温度(即光热传感模式)。
[0067]
如图17～18所示，实验结果表明，652nm处的吸光度值随单宁酸浓度(0.01～21μm)增加逐渐降低且呈现很好的线性关系(r2＝0.9876)，最低检出限为0.108μm。磁分离后的蓝色溶液的温度随着单宁酸浓度(2～25μm)增加逐渐降低且呈现很好的线性关系(r2＝0.9877)，最低检出限为1.2μm(见图19)。智能手机传感模式检测结果显示，颜色参数b/(r+g+b)随单宁酸浓度(1～21μm)增加呈现逐渐降低的趋势，且呈现很好的线性关系(r2＝0.9779)，最低检出限为3.1μm(见图20)。这些结果表明，本发明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶有望用于食品、药品中单宁酸的监测。
[0068]
为了明确实施例1所制备的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶分析抗坏血酸和单宁酸的选择性，本实验选取了氯化钠、氯化钾、氯化铜、氯化钙、甘氨酸、葡萄糖、牛血清白蛋白作为代表性的干扰物质进行试验，干扰物质的浓度是抗坏血酸和单宁酸浓度的十倍。反应条件为：2.4ml naac缓冲液(0.2mol/l，ph 3.5)+100μl tmb(16mm)+400μl缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶的水分散液(4.5mg/ml)+100μl干扰试剂(3mm)，在25℃反应20min，分别记录吸光度和温度变化值。
[0069]
由图21可知，常见干扰物质氯化钠、氯化钾、氯化铜、氯化钙、甘氨酸(gly)、葡萄糖(glu)、牛血清白蛋白(bsa)对该检测方法几乎无明显干扰现象，说明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶在抗坏血酸和单宁酸分析中具有很好的选择性和应用潜力。
[0070]
为了探索实施例1所制备缺陷型磁性feni多孔碳模拟氧化酶在实际样品抗氧化水平和总多酚含量检测领域的应用潜能，本发明进一步建立了饮料和水果中抗氧化水平和总多酚含量的比色分析方法。
[0071]
实验方法：选取两种品牌的果汁饮料、绿茶饮料和沃柑为实际样品。将三种饮料用缓冲液稀释5倍后备用。沃柑取一片捣出汁，倒出汁液，放于离心机中按6000rmp离心6min，10000rmp离心5min，处理完后取上清液用naac缓冲液稀释10倍备用。分别取三种样品溶液加入2.4ml naac缓冲液(0.2mol/l，ph 3.5)、100μl tmb(16mm)和400μl缺陷型磁性feni多孔碳模拟氧化酶的水分散液(4.5mg/ml)混合溶液中，25℃反应20min。最后按上述三模式传感方法检测总抗氧化能力(以抗坏血酸计)和总多酚含量(以单宁酸计)，结果见表2。
[0072]
表2缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶传感总抗氧化能力和总多酚含量的性能对比
[0073][0074]
由表2可知，以抗坏血酸和单宁酸为指标测得不同样品中抗氧化物质含量截然不
同。需要指出的是，该三模式分析方法在实际样品测试中的结果较为一致，说明目前所建立的比色分析方法可用于饮料和水果中抗氧化水平和总多酚含量评估。该传感平台依据抗坏血酸和单宁酸含量差异呈现了不同颜色和不同温度变化，这非常有利于实现比色/光热/智能手机app分析系统的便携式监测。总之，目前的传感平台可实现选择性分析水果和饮料中总抗氧化能力的目标，说明本发明缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶具有很好的类氧化物模拟酶活性，有望替代昂贵的天然酶实现选择性、低成本、比色、光热、智能手机分析食品中总抗氧化水平和总多酚含量。

技术特征：
1.一种同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于所述纳米酶由下述步骤制备得到：步骤1：将废虾壳粉碎制得废虾壳粉末；步骤2：将铁盐和镍盐溶解于乙醇水溶液中，加入步骤1制备的废虾壳粉末，常温搅拌2～6小时后，于60～80℃下热诱导组装反应16～24小时；步骤3：将步骤2热诱导组装后的产物在惰性气体保护下，500～700℃煅烧处理2～4小时后，用稀盐酸浸泡，并依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，干燥后得到缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶。2.根据权利要求1所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤2中，将铁盐和镍盐溶解于乙醇水溶液中，加入步骤1制备的废虾壳粉末，常温搅拌4小时后，于80℃下热诱导组装反应24小时。3.根据权利要求1或2所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤2中，所述铁盐和镍盐中fe(iii)与ni(ii)的摩尔比为1.5～2.5：1。4.根据权利要求1或2所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤2中，所述铁盐为无水三氯化铁、九水硝酸铁中任意一种，所述镍盐为六水合硝酸镍、醋酸镍中任意一种。5.根据权利要求1或2所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤2中，所述乙醇水溶液中乙醇的质量分数为25％～40％。6.根据权利要求1所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤3中，将步骤2热诱导组装后的产物在惰性气体保护下，600℃煅烧处理2.5小时。7.根据权利要求1或6所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤3中，所述惰性气体为氮气或氩气。8.根据权利要求1所述的同时具备多种酶活性的缺陷型磁性feni多孔碳纳米酶，其特征在于：步骤3中，所述稀盐酸的浓度为0.1mol/l，浸泡时间为60～120分钟。

技术总结
本发明公开了一种同时具备多种酶活性的缺陷型磁性FeNi多孔碳纳米酶，以水产废弃物废虾壳为原料，浸泡于铁盐和镍盐的乙醇水溶液中，经浸渍、热诱导组装促使铁离子、镍离子配位改性废虾壳形成类金属有机骨架配合物，同时废虾壳固有的氨基酸、蛋白质、碳酸钙等作为自掺杂氮原子、自模板和造孔剂，铁盐释放的氯离子与废虾壳中的钠离子形成NaCl纳米微晶模板，通过惰性气体高温碳化即可制备成比表面积高、孔容量大及多级孔结构的缺陷型磁性FeNi多孔碳纳米酶。本发明纳米酶的制备原料便宜易得，其同时具有类过氧化物酶活性、类过氧化氢模拟酶活性、类氧化酶活性，可用于高选择性比色/光热/智能手机三模式检测饮料和水果中的总抗氧化水平和总多酚含量。化水平和总多酚含量。化水平和总多酚含量。


技术研发人员：刘瑞林 高媛 袁铂溢 赵林澜
受保护的技术使用者：徐州医科大学
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/19