作者:邱洪灯等 来源:ACSSCE 发布时间:2021/11/15 19:08:09
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低共熔溶剂介导的纳米材料研究取得系列进展

 

低共熔溶剂(DESs)是由一定化学计量比的氢键供体和氢键受体通过氢键作用形成的低共熔混合物,具有制备简单、蒸气压低、环境友好等特性,应用广泛。
 
中国科学院兰州化学物理研究所手性分离与微纳分析课题组围绕新型DESs介导的纳米材料制备及应用开展了系列研究工作。前期,该课题组通过实验优化结合模拟计算,以强碱性氢氧化物作为氢键受体、有机二元醇作为氢键供体设计合成出新型碱性DESs,并以其为溶剂、反应物和模板,成功应用于过渡金属氧化物纳米材料的绿色、快速合成(Chinese Chemical Letters, 2020, 31, 1584;专利号:ZL 201910135799.8)。
 
基于以上原理,研究人员在PEG-200与NaOH组成的DESs中加入硝酸铜,室温合成出Cu2(OH)3NO3纳米片。该材料表现出类氧化酶及类过氧化物酶活性,可用于生物硫醇的比色分析(Analytical and Bioanlytical Chemistry, 2020, 412, 4629)。随后,又成功制备出立方结构的Mn3O4纳米粒子,由于Mn3O4可将双氧水分解为羟基自由基,使多巴胺在羟基自由基的作用下最终生成具有蓝色荧光的聚多巴胺纳米点,从而实现多巴胺的荧光检测。同时,酪氨酸酶可催化酪氨为多巴胺,也可实现酪氨酸酶的选择性检测(图1)(ACS Applied Nano Materials, 2021, 4, 2820;专利申请号:CN 202110174492.6)。
 
 
图1 Mn3O4纳米粒子用于多巴胺和酪氨酸酶的荧光检测
 
研究人员在该DESs中引入双金属盐Cd(NO3)2和Co(NO3)2,成功制备出CdCo2O4纳米片。该材料具有类氧化物酶、类过氧化物酶和类过氧化氢酶性质,可实现血液中葡萄糖的高灵敏检测(Microchimica Acta, 2020, 187, 314)。在此基础上,又制备出具有类过氧化物酶活性的ZnCo2O4纳米片,用于焦磷酸(PPi)和焦磷酸酶(PPase)的比色检测,并合理构建出IMPLICATION逻辑门(图2)(Talanta, 2021, 222, 121680。该论文入选Web of Science 2021年高被引论文)。
 
 
图2 ZnCo2O4纳米片用于PPi和PPase的比色检测
 
近期,该课题组将DESs结合溶剂热法,在不同温度下合成了子弹型的Ce-ZnO(图3)以及片层的Ce-Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O材料。研究表明,子弹型的Ce-ZnO可在双氧水存在的情况下,催化双氧水产生羟基自由基,使多巴胺转变为粉色的醌类衍生物或具有蓝色荧光的聚多巴胺,导致体系在475nm处的紫外信号或480nm处的荧光信号显著增强。PPi可抑制Ce-ZnO的催化活性,使得体系的紫外或荧光信号随着PPi浓度的增加逐渐减弱,从而实现PPi的紫外或荧光检测。相关成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2021, 9, 15147-15156)。Jean Claude Munyemana博士生为该论文的第一作者,陈佳副研究员和邱洪灯研究员为共同通讯作者。
 
 
图3 子弹型Ce-ZnO材料的电镜表征
 
以上工作得到了国家自然科学基金、科院青年创新促进会和甘肃省自然科学基金项目的支持。(来源:中国科学院兰州化学物理研究所)
 

 

 
 
 
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