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纳米酶是指具有类似天然酶的催化效率和酶促反应动力性质等酶学特性的一类功能纳米材料,与天然酶相比,纳米酶具有来源广泛、成本低廉、易于制备、活性可调等优点。自纳米酶的概念2004年被提出以来,尤其是2007年发现Fe3O4纳米粒子具有类似过氧化物酶的催化活性以来,新型纳米酶的设计与制备、以及拓展其相关应用,广泛引起了材料、化学、环境和生物等领域的相关研究人员的关注。本论文从设计调控新型纳米酶的催化活性入手,对研究广泛的锰基纳米材料,通过结构掺杂改性、功能基底材料复合等手段,实现了锰基纳米酶类酶活性的提升,并进一步与具有现场诊断、裸眼识别优势的比色检测技术结合,探究其在比色传感领域的应用,取得了一些有益的成果。具体研究内容如下:(1)本章首先利用共沉淀法制备了一系列具有类氧化酶活性的ABO3型LaMnO3钙钛矿材料,然后对其依次进行A位点的Ce取代和硝酸改性处理;类氧化酶活性研究表明,当Ce取代的化学计量比为0.3,酸处理时长为4h时,材料的类氧化酶活性最强,记为oxLa0.7Ce0.3MnO3-4h;催化反应前后的X射线光电子能谱实验,揭示其氧化能力的增强归因于改性材料内部Mn4+、Ce4+和晶格氧的协同作用;进一步以oxLa0.7Ce0.3MnO3-4h为纳米酶,构建了COD比色传感检测平台,在优化条件下,其检测范围5-150mg/L,优于重铬酸钾国标法;实际样品测量结果与国标法一致。(2)本章采用混合酸(H2SO4和HNO3)和超声共处理的方法对以三聚氰胺为原料制备的类石墨相氮化碳(g-C3N4)进行改性调变,成功制备了氧原子掺杂的具有超薄结构的氧掺杂氮化碳(OCN)。类过氧化物酶活性研究表明,在相同条件下,酸处理时长0.5h得到的OCN的类酶活性最高,较g-C3N4显著提升3.3倍;电子自旋共振法、计时安培法和光谱实验共同证实,氧原子和超薄结构的引入,有助于提高g-C3N4的电子转移能力,进而提升类酶催化活性;基于OCN优异的类过氧化物酶催化活性,成功构建了快速、灵敏检测H2O2的比色传感体系,在优化条件下,其线性范围为:1×10-7~5×10-5mol/L;该传感体系可用于商业牛奶样品中过氧化氢的测定;进一步以OCN为过氧化物酶与葡萄糖氧化酶一起构建了双酶葡萄糖的比色传感体系,在优化条件下,葡萄糖检测的线性范围为:1×10-7~1×10-4mol/L;值得一提的是,本实验制得的具有二维平面超薄结构、富含含氧官能团的OCN,也为后续锰基纳米酶的复合提供了优良载体。(3)本章以上一章制备的OCN为载体材料,通过简单的化学沉淀法,成功制备了MnO2-OCN功能纳米复合材料;由于类过氧化物酶活性优异的OCN的引入,所制得的MnO2-OCN克服了单体MnO2类过氧化物酶活性较弱缺陷,表现出良好的级联催化性能;基于MnO2催化葡萄糖生成H2O2,OCN选择性催化葡萄糖的氧化产物H2O2氧化TMB,成功构建了一种无生物酶比色传感体系,其葡萄糖响应的线性范围为:5×10-5~2×10-3mol/L;检出限为2.3×10-5mol/L(S/N=3)。该比色传感体系可用于血清中葡萄糖的精确测定,加标回收率为91.94%~94.30%。