聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物及其在吸附降解甲基橙中的應用制造技術

本發明專利技術公開了一種聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物及在吸附降解甲基橙中的應用，先用聚乙烯亞胺包裹納米金，再通過酰胺鍵將氯高鐵血紅素連接到聚乙烯亞胺上，通過探討研究不同pH值、納米復合物濃度及紫外照射時間對甲基橙吸附降解的影響，得出合成出的納米復合物對甲基橙具有很好的吸附性，酸性條件下的吸附效果比堿性條件下的效果更好，且在紫外照射下能夠高效降解甲基橙，可應用于環境監測和保護等領域中有機染料的吸附降解。

Nanocomposite of polyethyleneimine, nano gold and hemin and its application in the adsorption and degradation of methyl orange

The invention discloses a nano composite polyethylene imine nanogold hemin and adsorption on degradation of methyl orange in the first with polyethylenimine coated gold nanoparticles, then through amide bond to hemin connected to polyethyleneimine, effect on degradation of methyl orange adsorption through the study of different pH values nanocomposites concentration and UV irradiation time, the nanocomposites synthesized with good adsorption of methyl orange, the adsorption effect under acidic conditions better than under alkaline conditions, and under ultraviolet radiation can efficient degradation of methyl orange, the adsorption and degradation of organic dye can be used in the field of environmental monitoring and the protection of the.

【技術實現步驟摘要】
聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物及其在吸附降解甲基橙中的應用
本專利技術屬于納米材料合成及應用領域，具體涉及一種聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物及在吸附降解甲基橙中的應用。
技術介紹
有機染料廣泛應用于人類的生活中，由于大多數染料對人體健康有害，每年都有大量含有難分解染料的污水排放到生態環境中，目前，許多處理方法如氧化法、電解法、膜分離法、聚沉絮凝法等效果都不是很理想，因此需要開發出一種新材料新方法對有機染料進行吸附降解。近年來，納米材料在環境監測保護等方面得到了廣泛的應用，如納米金(AuNPs)以其良好的穩定性、小尺寸效應、表面效應、光學效應以及特殊的生物親和性等特點，使其成為光學、電子、催化、生物醫藥等方面的研究和應用熱點。AuNPs比表面積大，表面自由能高，酶可以穩定地修飾在其表面，在生物醫藥方面，AuNPs可以應用于免疫化學、DNA識別與檢測，作為載體應用于基因治療，還可與小分子藥物或者生物大分子進行結合，因此，生物功能化的AuNPs具有許多其他納米材料無可比擬的優勢。聚乙烯亞胺(PEI)是一種富含亞胺基和胺基、水溶性好的正電性聚合物，常被用于金膠體或其復合材料的制備。聚胺高分子因分子內含有大量氨基，能與金屬離子配位且穩定性好，這些金屬離子被廣泛應用于納米粒子的合成與修飾。同時，PEI也是一種良好的吸附劑，所以PEI功能化的AuNPs材料在染料吸附降解等方面將會有很好的應用。利用PEI在合成AuNPs方面的優勢及AuNPs的生物相容性等特性，可將PEI功能化的AuNPs材料與生物大分子結合，從而制備新型仿生材料。Hemin是血紅蛋白的活性中心，在運輸氧的過程中起重要作用。三價鐵離子為其活性中心，Hemin對氮氣、氧氣、一氧化氮、二氧化碳和過氧化物等有極高的催化性能，但是，由于缺乏適宜的仿生環境，其催化活性大大低于天然酶。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了合成一種納米復合物，并用于有機染料的吸附降解。實現本專利技術目的的技術解決方案為：一種聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物，由以下步驟制備：步驟一、將PEI溶液加入HAuCl4溶液中不停攪拌，緩慢加熱升溫至70～90℃，當溶液呈紅寶石色后停止加熱，冷卻至室溫，得到PEI包裹的AuNPs(PEI-AuNPs)；步驟二、再加入Hemin溶液，攪拌反應生成所述的PEI-AuNPs-Hemin，離心、洗滌、再離心。步驟一中，所述的HAuCl4的濃度為0.5～2mM，PEI與HAuCl4的摩爾比為1:9～11，升溫速率為3～7℃/min。步驟二中，Hemin溶液中Hemin的濃度為0.05～0.2mM，反應時間為0.5～2h，Hemin與HAuCl4的摩爾比為1:90～110。上述聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物在吸附降解甲基橙中的應用。與現有技術相比，本專利技術的顯著優點是：1、PEI-AuNPs-Hemin的合成較為簡便快速。2、這種新型納米復合物穩定性較好。3、對MO具有很好的吸附能力。4、在紫外照射下，能夠快速降解溶液中的MO。附圖說明圖1是本專利技術PEI-AuNPs-Hemin的合成示意圖。圖2是本專利技術實施例1中的紅外和透射電鏡表征圖(其中a為紅外光譜，b為透射電鏡)。圖3是本專利技術實施例2中的的MO吸附可行性試驗圖。圖4是本專利技術實施例3中不同濃度的PEI-AuNPs-Hemin對MO的吸附結果圖。圖5是本專利技術實施例4中不同濃度的PEI-AuNPs-Hemin在不同pH條件下對MO的吸附結果圖。圖6是本專利技術實施例5中PEI-AuNPs-Hemin對MO的降解作用與紫外照射時間的關系圖。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術作進一步的說明，其目的是為更好理解本專利技術的內容，但所舉的實施例并不限制本專利技術的保護范圍：實施例1：PEI-AuNPs-Hemin的紅外光譜和透射電鏡表征。采用本專利技術所述的PEI-AuNPs-Hemin合成及用于MO吸附降解的研究，將500μL的PEI溶液加入5mL的1mMHAuCl4溶液中不停攪拌，以5℃/min的速率緩慢加熱升溫至80℃，維持溫度在80℃，直到混合液變成紅寶石色后停止加熱，冷卻至室溫后得到PEI-AuNPs，再加入500μL的0.1mMHemin溶液，攪拌反應1h后，在14000rpm下離心30min、超純水洗滌三次后，再離心20min，得到PEI-AuNPs-Hemin，加入甲醇，形成0.5mg/mL的懸浮液，進行紅外光譜及透射電鏡表征，表征結果如附圖2所示，其中(a)為紅外光譜，(b)為透射電鏡圖，由圖可見，Hemin中的羧基與包裹AuNPs的PEI中的氨基形成酰胺鍵，成功合成10.5±1.5nm直徑的納米復合物。實施例2：PEI-AuNPs-Hemin對MO吸附的可行性試驗。采用本專利技術所述的PEI-AuNPs-Hemin合成及用于MO吸附降解的研究，合成步驟如同上述實施例1，在3mL的25μMMO溶液中分別加入10、20μL的0.1mMHemin，10、20、30μL的0.5mg/mLPEI-AuNPs，以及10μL的0.5mg/mL的PEI-AuNPs-Hemin，pH調節為3.0，檢測混合液的吸光度，結果如附圖3所示，由圖可見，單獨的Hemin分子及PEI-AuNPs對MO都沒有明顯的吸附作用，而即使微量的PEI-AuNPs-Hemin對MO的吸附作用也很強。實施例3：不同濃度的PEI-AuNPs-Hemin對MO的吸附性能。采用本專利技術所述的PEI-AuNPs-Hemin合成及用于MO吸附降解的研究，合成步驟如同上述實施例1，在3mL的25μMMO溶液中分別加入不同量的0.4mg/mL的PEI-AuNPs-Hemin溶液(10mL、20mL、40mL、60mL、90mL、120mL)，pH調節為3.0，吸附結果如附圖4所示，由圖可見，甲基橙的吸光度隨著PEI-AuNPs-Hemin量的增加而明顯降低，降低90％后達到飽和，說明PEI-AuNPs-Hemin納米材料對甲基橙有很強的吸附性能。實施例4：不同濃度的PEI-AuNPs-Hemin在不同pH條件下對MO的吸附性能。采用本專利技術所述的PEI-AuNPs-Hemin合成及用于MO吸附降解的研究，合成步驟如同上述實施例1，在3mL的25μMMO溶液中分別加入不同量的0.4mg/mL的PEI-AuNPs-Hemin溶液(10mL、20mL、40mL、60mL、90mL、120mL)，pH調節至3.0、4.5、7.0、9.0、10.5，吸附結果如附圖5所示，由圖可見，PEI-AuNPs-Hemin在酸性條件下對MO的吸附性能比在堿性條件下要好。實施例5：PEI-AuNPs-Hemin對MO的降解作用與紫外照射時間的關系。采用本專利技術所述的PEI-AuNPs-Hemin合成及用于MO吸附降解的研究，合成步驟如同上述實施例1，在3mL的25μMMO溶液中分別加入10μL的超純水、0.1mMHemin、0.5mg/mLPEI-AuNPs，以及0.5mg/mL的PEI-AuNPs-Hemin，pH調節為3.0，280nm波長的紫外照射2、4、10、20、40min后，檢測混合液的吸光度，結果如附圖6所示，由圖可見，單獨的H本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚乙烯亞胺?納米金?氯高鐵血紅素的納米復合物，其特征在于，由以下步驟制備：步驟一、將PEI溶液加入HAuCl

【技術特征摘要】
1.一種聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵血紅素的納米復合物，其特征在于，由以下步驟制備：步驟一、將PEI溶液加入HAuCl4溶液中不停攪拌，緩慢加熱升溫至70～90℃，當溶液呈紅寶石色后停止加熱，冷卻至室溫，得到PEI包裹的AuNPs(PEI-AuNPs)；步驟二、再加入Hemin溶液，攪拌反應生成所述的納米復合物，離心、洗滌、再離心。2.如權利要求1所述的納米復合物，其特征在于，步驟一中，所述的HAuCl4的濃度為0.5～2mM，PEI與HAuCl4的摩爾比為1:9～11，升溫速率為3～7℃/min。3.如權利要求1所述的納米復合物，其特征在于，步驟二中，Hemin溶液中Hemin的濃度為0.05～0.2mM，反應時間為0.5～2h，Hemin與HAuCl4的摩爾比為1:90～110。4.一種聚乙烯亞胺-納米金-氯高鐵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔金明，胡偉文，梅亞琦，何玟輝，顧淑梅，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32