本發(fā)明涉及碳點(diǎn)納米酶制備，尤其涉及一種基于響應(yīng)面法優(yōu)化的碳點(diǎn)納米酶的制備方法、碳點(diǎn)納米酶及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、藥品和個(gè)人護(hù)理品作為一類新污染物，若其長時(shí)間存在于環(huán)境中，則會(huì)對(duì)微生物及動(dòng)植物的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，因此檢測分析環(huán)境中存在的新污染物具有一定的研究意義。傳統(tǒng)的污染物檢測方法需使用昂貴的儀器和復(fù)雜的操作。近年來，隨著納米科技的迅猛發(fā)展，碳點(diǎn)納米酶作為一種新型納米材料，其獨(dú)特的光學(xué)特性、良好的生物相容性和易于制備的特性，在生物成像、傳感器和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注。

3、研究者們利用水熱、微波輔助、電化學(xué)等多種方法制備碳點(diǎn)納米酶，以期獲得具有優(yōu)異特性的碳點(diǎn)納米酶，但大多采用人工經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)試錯(cuò)路線的方法，導(dǎo)致資源浪費(fèi)、環(huán)境影響、合成效率低等問題，不利于可持續(xù)發(fā)展。目前而言，如何可控高效地制備出碳點(diǎn)納米酶仍是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于響應(yīng)面法優(yōu)化的碳點(diǎn)納米酶的制備方法、碳點(diǎn)納米酶及其應(yīng)用，本發(fā)明能夠快速高效地對(duì)碳點(diǎn)納米酶的制備條件進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)能夠獲得高性能碳點(diǎn)納米酶，其可以作為探針分析檢測環(huán)境中存在的新污染。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于響應(yīng)面法優(yōu)化的碳點(diǎn)納米酶的制備方法，包括如下步驟：

3、將葡萄糖、硫酸亞鐵和濃硫酸在水中攪拌溶解，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)純化獲得碳點(diǎn)納米酶；測定碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度；

4、選取葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比、濃硫酸添加量和反應(yīng)時(shí)間作為影響因素，以碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度作為考察值，進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化，得到回歸方程；

5、最后通過軟件優(yōu)化獲得碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度的最大值及對(duì)應(yīng)的葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比、濃硫酸添加量和反應(yīng)時(shí)間。

6、優(yōu)選的，所述回歸方程如下：

7、y＝2.08×105+10.63a-34622.5b+1.22×105c+812.25ab+32007.5ac+12704.75b

8、c+44001.6a2-9534.15b2+1.11×105c2。

9、優(yōu)選的，所述葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比為1～3，所述濃硫酸添加量為水的添加量的0.2～0.6vol％，所述反應(yīng)時(shí)間為8～12h。

10、進(jìn)一步的，所述葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比為3，所述濃硫酸添加量為水的添加量的0.52vol％，所述反應(yīng)時(shí)間為12h。

11、優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～250℃。

12、優(yōu)選的，所述硫酸亞鐵與水的用量比為(0.2～2)g:50ml。

13、優(yōu)選的，所述純化步驟具體為：將水熱反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物進(jìn)行離心，然后取上清液透析，將透析液干燥即得碳點(diǎn)納米酶。

14、優(yōu)選的，所述測定碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度的步驟具體為：將所述碳點(diǎn)納米酶溶解于溶劑中獲得碳點(diǎn)納米酶溶液，固定激發(fā)波長為370～450nm，對(duì)所述碳點(diǎn)納米酶溶液進(jìn)行熒光光譜檢測，記錄最大熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度。

15、第二方面，本發(fā)明提供了上述制備方法制備得到的碳點(diǎn)納米酶。

16、第三方面，本發(fā)明提供了上述碳點(diǎn)納米酶在四環(huán)素檢測中的應(yīng)用。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

18、(1)本發(fā)明以葡萄糖作為碳源，以硫酸亞鐵作為金屬前驅(qū)體，以濃硫酸作為添加劑，通過水熱合成法制備了s,fe摻雜碳點(diǎn)納米酶，同時(shí)利用響應(yīng)面法建立反應(yīng)條件和碳點(diǎn)納米酶熒光強(qiáng)度之間的關(guān)系，優(yōu)化得到了最佳反應(yīng)條件，具有可控高效的優(yōu)勢，合成效率高，避免了資源浪費(fèi)；

19、(2)本發(fā)明優(yōu)化合成的碳點(diǎn)納米酶具有高熒光量子產(chǎn)率、優(yōu)異的類過氧化物酶活性和良好的催化活性，其可以作為比色探針應(yīng)用于四環(huán)素的檢測，檢測靈敏度和準(zhǔn)確度高。

技術(shù)特征：

1.一種基于響應(yīng)面法優(yōu)化的碳點(diǎn)納米酶的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述回歸方程如下：

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比為1～3，所述濃硫酸添加量為水的添加量的0.2～0.6vol％，所述反應(yīng)時(shí)間為8～12h。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比為3，所述濃硫酸添加量為水的添加量的0.52vol％，所述反應(yīng)時(shí)間為12h。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～250℃。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硫酸亞鐵與水的用量比為(0.2～2)g:50ml。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述純化步驟具體為：將水熱反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物進(jìn)行離心，然后取上清液透析，將透析液干燥即得碳點(diǎn)納米酶。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述測定碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度的步驟具體為：將所述碳點(diǎn)納米酶溶解于溶劑中獲得碳點(diǎn)納米酶溶液，固定激發(fā)波長為370～450nm，對(duì)所述碳點(diǎn)納米酶溶液進(jìn)行熒光光譜檢測，記錄最大熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度。

9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的碳點(diǎn)納米酶。

10.如權(quán)利要求9所述的碳點(diǎn)納米酶在四環(huán)素檢測中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于響應(yīng)面法優(yōu)化的碳點(diǎn)納米酶的制備方法、碳點(diǎn)納米酶及其應(yīng)用，屬于碳點(diǎn)納米酶制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的制備方法包括如下步驟：將葡萄糖、硫酸亞鐵和濃硫酸在水中攪拌溶解，然后進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)純化獲得碳點(diǎn)納米酶；測定碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度；選取葡萄糖與硫酸亞鐵的摩爾比、濃硫酸添加量和反應(yīng)時(shí)間作為影響因素，以碳點(diǎn)納米酶的熒光強(qiáng)度作為考察值，進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化，得到回歸方程；最后通過軟件優(yōu)化獲得最優(yōu)反應(yīng)條件。本發(fā)明合成效率高，優(yōu)化合成的碳點(diǎn)納米酶具有高熒光量子產(chǎn)率、優(yōu)異的類過氧化物酶活性，其可以作為比色探針應(yīng)用于四環(huán)素的檢測，檢測靈敏度和準(zhǔn)確度高。

技術(shù)研發(fā)人員：劉行浩,謝政,王智軒,王御豪,王志超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濟(jì)南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6