MXene-CuS纳米复合材料的制备及其应用的制作方法

本发明属于生物纳米技术检测领域，尤其涉及一种制备mxene-cus纳米复合材料的方法及其应用。

背景技术：

由于h2o2能影响人身体内大多数的生化反应，对于人类健康具有重要作用。近年来，h2o2的检测已经吸引了很多的关注。各种定量检测h2o2的方法如滴定法、荧光法和电化学法等已经被广泛开发及普遍使用。但是，这些方法存在差的选择性、低灵敏度、电极耦合等缺点大大限制了其检测h2o2的实际应用。为了克服这些问题，比色生物传感器被开发出来，因为它为分析物检测提供了一种简单方便的平台。另外，比色检测基于颜色的变化可以被肉眼明显区分，无需昂贵精密的仪器和技术。

cus是一种典型p型半导体，具有独特的电子和光学性能。有趣的是，不同纳米尺寸的库斯表现出不同的过氧化物酶样活性。

技术实现要素：

基于背景存在问题，本发明提出一种mxene-cus纳米复合材料的制备方法及其应用，以tmb为底物建立简单可视化方法。

一种mxene-cus纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将50mgmxene和0.5gcu(no3)2·3h2o溶解于35ml乙二醇中，强磁力搅拌下加入0.064g硫粉，搅拌30min；

b、之后将所得悬浊液移入高压反应釜中，于150–180℃反应12-48h；

c、反应完成后自然冷却至室温，离心得到产品，用超纯水洗涤多次；

d、将其在60–80℃烘箱中干燥8-12h，得到的黑色粉末为mxene-cus纳米复合材料，将其密封保存备用。

所述的mxene为mxene-ti3c。

mxene-cus纳米复合材料的应用：mxene-cus纳米复合材料应用于以tmb为显色底物直接或间接检测过氧化氢的方法中。

所述的以tmb为显色底物直接检测过氧化氢的方法，包括以下步骤：

a、称取一定量mxene-cus纳米复合材料，加入超纯水超声30min，备用；

b、在醋酸-醋酸钠缓冲溶液中加入tmb的乙醇溶液和过氧化氢溶液，再加入a中所制溶液一定温度下反应，利用分光光度计于652nm处测定溶液的吸光度。

优选的，在30-55℃温度下温浴，催化活性无明显变化，具有良好稳定性。

优选的，所述的步骤b中，催化活性在ph为3.5最大。

优选的，所述的步骤b中，在10^-5~0mol/l氯化钠溶液中，催化活性无明显变化，具有良好稳定性。

优选的，所述的步骤b中，检测过氧化氢时显色底物tmb的终浓度为0.1~1mmol/l。

优选的，所述的步骤b中，过氧化氢的终浓度范围为0.1~1mmol/l。

优选的，所述的步骤b中，对tmb的米氏常数为0.072mmol/l，过氧化氢的检出限为3.1μmol/l。

所述的以tmb为显色底物间接检测过氧化氢的方法，包括以下步骤：

a、称取一定量mxene-cus纳米复合材料，加入超纯水超声30min，备用；

b、在ph为7的naac-hac缓冲溶液中加入胆固醇氧化酶和胆固醇溶液，在37℃温浴30min；

c、在b中加入ph为3.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液和a中所制的溶液，再加入tmb溶液，反应5min后400~800nm处测吸光度。

优选的，所述的步骤b中，胆固醇氧化酶的终浓度为0.5mg/l。

优选的，所述的步骤b中，胆固醇溶液终浓度范围0.01~0.1mmol/l。

优选的，所述的步骤c中，tmb的终浓度为5mmol/l。

优选的，所述的步骤a中，mxene-cus纳米复合材料的浓度为2mg/ml。

本方案优点在于：制作方法简单、不需要昂贵的设备，制备的mxene-cus纳米复合材料催化能力强，测定过氧化氢的方法灵敏度高、可视化，以tmb为显色底物，在mxene/cus-tmb体系中加入h2o2，体系由无色透明转变为蓝色透明溶液。

附图说明

图1为实施例1制备的mxene-cus纳米复合材料的扫描电镜图。

图2为实施例1制备的mxene-cus纳米复合材料的x射线衍射图。

图3为室温下ph为3.5naac-hac缓冲液中不同反应体系tmb在652nm处的吸光度变化。

图4为mxene/cus-tmb-h2o2体系光谱随时间的变化。

图5为mxene/cus-tmb体系，有无加h2o2显色变化。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的详细说明。

实施例1：

所述的mxene-cus纳米复合材料的制备方法，包含以下步骤：

将50mgmxene-ti3c2和0.5gcu(no3)2·3h2o溶解于35ml乙二醇中，强磁力搅拌下加入0.064gs粉，搅拌30min；之后将所得悬浊液移入50ml高压反应釜中，于160℃反应24h；反应完成后自然冷却至室温，离心得到产品，用超纯水洗涤多次；将其在80℃烘箱中干燥8h，得到的黑色粉末为mxene-cus纳米复合材料，将其密封保存备用。

对形貌与结构进行表征，得到图1和图2。

制备好了的mxene/cus纳米复合材料形态的fe-sem图像(图1a)表现出mxene-ti3c2和cus的密切结合。以mxene-ti3c2作为模板，让纳米颗粒在其上的生长是因为在mxene-ti3c2纳米片的表面有着很明显的优秀层次体系结构，能够极大地定义和设置大规模独特纳米载体作为构建模块。

对制备好的mxene/cus纳米复合材料进行edx分析，如图1b所示。化学成分为ti,c,o,cu和s元素，与图2中的xrd结果一致。xrd测试证明了制备好的mxene/cus纳米复合材料的相纯度和结晶度。

实施例2：

mxene-cus催化tmb的催化活性对比研究，使用以下方法:

a、10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(1mmol/l)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l);

b、10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o(1mmol/l)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l);

c、10μl2mg/mlmxene、250μlh2o2(1mmol/l)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l);

d、10μl2mg/mlmxene、250μlh2o(1mmol/l)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l);

e、10μl2mg/mlcus、250μlh2o2(1mmol/l)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l);

上述浓度为检测体系的终浓度，分别测定652nm波长下吸光度，绘制吸光度-时间，得到图3。

比较其他反应系统，如图3所示，在没有过氧化氢的条件下，体系中是无法让吸光度产生明显的变化。虽然单一物质cus也能展示出具有类过氧化物酶的活性，但mxene/cus展示了一个快速的初始反应速率。单一物质cus催化效率远低于复合材料mxene/cus在过氧化氢存在的体系中。

实施例3：

在过氧化氢存在下，mxene-cus催化tmb催化活性研究，使用以下方法：10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(30%)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l)，在400-800nm测其光谱图，每个10min扫描一次，得到图4。

实施例4：

最优条件选择，方法如下：

a、在ph值分别为3，3.5，4，4.5，5的naac-hac溶液(2.5ml)中依次加入10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(30%)和1mltmb(0.32mmol/l),测定652nm波长下吸光度；最适ph为3.5。

b、在不同温度30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃下温浴10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(30%)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l)，测定652nm波长下吸光度;最终结果显示温度对反应的影响不显著。

c、10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(30%)、2.5mlph3.5naac-hac和1mltmb(0.32mmol/l)，在溶液中依次加入浓度为10^-5mol/l，10^-4mol/l，10^-3mol/l，10^-2mol/l，10^-1mol/l，0mol/l的盐溶液，测定652nm波长下吸光度。最终结果显示在该盐浓度范围内，反应的抗盐性效果良好。

实施例5：

2.5mlnaac-hacph3.5缓冲液中加入10μl2mg/mlmxene-cus、250μlh2o2(30%)和1ml不同浓度tmb测定652nm波长下吸光度;最终结果计算得出米氏常数km=0.072.

2.5mlnaac-hacph3.5缓冲液中加入10μl2mg/mlmxene-cus、250μl不同浓度h2o2和1mltmb(0.32mmol/l)测定652nm波长下吸光度;最终结果计算得出米氏常数km=2.08.

实施例6：

将5μl胆固醇氧化酶溶液，50μl胆固醇和45μlph7naac-hac在37℃温浴30min，依次加入20μlmxene-cus，150μlph3.5naac-hac，测量吸光度时，再在其中加入40μltmb(5mmol/l)，反应15min。最终计算出其胆固醇的检测限为1.9μm.

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。