纳米氧化铽模拟氧化酶制备、性能及其催化机理

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1、2015年第6期广东化工第42卷总第296期www.gdchem.com·1·试验与研究纳米氧化铽模拟氧化酶的制备、性能及其催化机理研究*张晶晶，蒋平平，董玉明(江南大学化学与材料工程学院，食品胶体与生物技术教育部重点实验室，江苏无锡214122)[摘要]通过水热法合成了氧化铽纳米材料，并将合成的氧化铽纳米材料进行了TEM和XRD表征，同时研究了氧化铽对氧气氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯二胺(TMB)发生显色反应的催化性能，并研究了类酶催化反应的动力学特征，得到米氏常数(Km)为0.123mM和最大反应速率(Vm)为

2、-6-12.6×10M·s。探究了氧化铽氧化TMB的催化机理，可能是由于氧化铽表面的晶格氧导致其催化氧气氧化TMB。[关键词]氧化铽；水热法；模拟氧化酶；催化氧化[中图分类号]O657.3[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2015)06-0001-02ThePreparation,PropertiesandCatalyticMechanismofOxidaseMimicsBasedonNanoTerbiumOxide*ZhangJingjing,JiangPingping,DongYuming(School

3、ofChemicalandMaterialEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract:Nanoterbiumoxidewassynthesizedbysimplehydrothermalmethodwerefoundtopossessoxidase-likecatalyticproperties,anditsstructurewasstudiedthroughTEMandXRD.ThecatalyticperformanceofTb2O3fortheo

4、xidationof3,3',5,5'-tetramethylbenzidine(TMB)wereresearchedbymeasuringtheUV-visibleabsorbanceoftheoxidationproductofTMB.Thestudyalsoprovidedinsightintocatalyticmechanism.Keywords:terbiumoxide；hydrothermalmethod；enzymemimetics；catalyticoxidation近年来，天然酶以其高效的催化作用被广泛

5、应用于医药、化工、食品以及农业等诸多领域。大多数天然酶是蛋白质，其很容易因为环境变化(如温度，pH等)发生变性失活，其提取工艺较为复杂，成本较高。而纳米粒子具有与尺寸、形貌、结构等相关的独特的物理、化学特性，有望取代天然酶用作高效的模拟酶。一[1][2][3]些纳米材料，如过渡金属氧化物Fe3O4、CoFe2O4、V2O5、[4]MnO2在模拟过氧化氢酶或氧化酶的催化氧化及应用上都取得了很好的效果。[5]稀土氧化物纳米材料在光学、催化等领域得到了研究，但对于其酶催化特性的研究与应用则尚属空白。基于此本文通过水热合成法制备

6、了氧化铽纳米片，并考察了常温常压下在催化氧气图1纳米氧化铽的TEM图对TMB的氧化显色中的性能，同时对氧化铽氧化TMB的催化机Fig.1TEMimagesofTb2O3nanomaterials理进行了研究。本研究有望对新型模拟酶的研究提供一定的借鉴。1实验方法样品的XRD谱图如图2所示，样品的所有衍射峰与数据库中标准卡片(JCPDSCardNo．23-1418)的衍射峰一致，主要晶面有1.1仪器与试剂(222)、(400)、(440)、(622)和(662)，这表明样品的主要成分是Tb2O3，TU-1901分光光度计，

7、北京普析通用仪器有限责任公司；X-而且观察到无其他的杂质峰出现，说明产物纯度较高。射线衍射仪，德国BrukerAXS公司；JEM-2100透射电子显微镜，日本JEOL公司；荧光分光光度计，美国瓦里安公司。浓HCl，Tb2O3，NaOH，NaAC，HAC，TMB，NBT，所有试剂均为分析纯，所有用水均为二次蒸馏水。1.2实验方法2221.2.1纳米氧化铽的制备将2.0g普通稀土产品Tb2O3加入浓度为37%的浓盐酸中，加热下搅拌溶解后，挥发掉多余盐酸和水分，将得到的氯化铽溶于200mL水中，用NaOH调节至pH=7，转移到

8、密闭反应釜中，Intensity180℃加热12小时，将得到的白色沉淀洗涤、烘干，在500℃下煅烧2小时，得到褐色固体，为氧化铽纳米材料。4401.2.2酶催化性能研究400622在10mL比色管中依次加入1.0mLpH为4的HAc-NaAc缓662冲溶液，一定量的氧化铽及TMB溶液，混合均匀后用蒸馏水定容至4mL，