层状双氢氧化物复合纳米材料作为高效类酶体系构建及其应用研究

Layered double hydroxides (LDHs) nanomaterials, namely hydrotalcite nanomaterials, is composed of two or more kinds of metal elements hydroxide having hydrotalcite crystal structure. Because of its unique layered structure and interlayer anionic exchangeability and good compatibility with other materials, especially organic and biological materials, was widely applied in photochemistry, electrochemistry, medicine, catalysis, adsorption. We improved the enzyme-like catalytic activity of hydrotalcite nanomaterials to meet actual environmental and biochemical analysis via different metal ions design, interlayer anions exchangement and enzyme mimetic nanoparticles intercalation. Enzyme mimetics can partially replace natural enzyme in biochemical analysis, environmental monitoring and pollution remediation and so on, have good application value and development prospects. The project will explore the high efficient enzyme-like nanomaterials and its intrinsic catalytic mechanism, and solve the problem of the low catalytic activity of the most existing enzyme mimetics and surface modification resulting in the reduction of catalytic activity, so that the hydrotalcite nanocomposites was applied in practical analysis.

层状双氢氧化物（Layered double hydroxides,LDHs）纳米材料又称为水滑石纳米材料，是由两种或两种以上金属元素组成的具有水滑石层状晶体结构的氢氧化物。由于其独特的层状结构和层间阴离子的可交换性以及与其他材料特别是有机和生物材料的相容性等，在光化学、电化学、医学、催化、吸附等许多领域具有广阔的应用前景。通过设计不同的双金属元素和交换层间阴离子以及插层具有模拟酶特性的纳米颗粒等方法来提高水滑石纳米材料的类酶催化性能，更好应用于实际环境和生化分析。类酶可部分替代天然酶在生化分析、环境检测和污染修复等方面，具有良好的应用价值和发展前景。该项目将探索高效模拟酶材料及阐明其催化机制，解决目前大多数现有模拟酶催化活性偏低及表面修饰使其催化活性降低的问题，以使水滑石复合纳米材料应用于实际分析中。

纳米酶因制备简单、活性较高、稳定性强等特点备受关注，广泛用于生物传感、疾病治疗和环境保护等领域。本项目研究了Co-Fe LDH纳米片作为过氧化物模拟酶催化增强luminol- H2O2化学发光体系，可构建高灵敏地检测H2O2和葡萄糖的新方法；研究NiFe LDH三种不同形貌纳米片、纳米卷和纳米花球的过氧化物模拟酶催化活性，发现纳米花球状的NiFe LDH催化活性最高，对活性增强的原因进行了探讨。基于花球状NiFe LDH高效过氧化物模拟酶活性，比色测定血清中葡萄糖，为设计高活性的过氧化物模拟酶提供借鉴和参考。同时构建两种复合纳米材料模拟酶Co-Fe LDH/GO和GQDs/Mg-Fe LDH，发现催化活性增强基于LDH的分散作用及二者协同作用的缘故，并应用于过氧化氢和抗坏血酸的测定。在本项目的资助下，我们还进行一些有意义的研究工作，MIL-53(Fe)纳米酶介导luminol-H2O2化学发光灵敏测定葡萄糖、腐殖酸钠作为过氧化物模拟酶比色测定过氧化氢、PEI-Fe3O4和Fe3O4/MnO2纳米材料作为高效吸附剂去除染料废水中刚果红、Mo6S9-xIx纳米线修饰玻碳电极差分脉冲阳极溶出伏安法同时测定二价铜、铅、镉离子等。