CN111686733A - 一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于单原子纳米催化剂技术领域,公开了一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用,FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至DMA中,在超声下反应,混匀;Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应:原料混匀后,将其转移至聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;将粗产品放置于通风橱中,自然冷却至室温,离心去除上清液;再采用乙醇和一级水分别将此粗产品洗涤三次;Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存:粗产品复溶于一级水中,冷冻干燥后,避光、低温储存。本发明可制备催化活性高、催化功能特异性强、水溶性好、易于标记的单原子纳米催化剂,可准确、方便、特异地检测心肌肌钙蛋白I。

Description

一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用
技术领域
本发明属于单原子纳米催化剂技术领域,尤其涉及一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用。
背景技术
目前,纳米材料的催化作用与催化活性位点的粒径息息相关,经研究发现其尺寸越小,催化活性越显著。而常规的纳米颗粒级的催化材料,其仅有最表面的原子层上的原子,才具备催化活性;而其上的绝大部分处于内部的大量原子,几乎均对纳米材料的催化作用无显著影响。单原子纳米催化剂是指催化活性位点为金属单原子分散的纳米材料,其极小(单原子)的分散特性和极高的催化效率(其原子均为表面原子,无内部原子),极大的提高其在催化领域的应用。但是,处于单原子分散状态的催化活性位点由于其极高的表面自由能,极易聚集而破环单原子形态,进而降低其催化活性。据此,如何提高单原子纳米催化剂中单原子活性位点在载体上的的稳定性,并维持其对应的高催化活性,成为了催化领域的热点和难点。
目前,单原子纳米催化剂的制备技术包括基于质量选择的软沉积法、原子层级负载法和湿化学法。但是,基于质量选择的软沉积法和原子层级负载法均需要特定的昂贵大型设备和专业操作人员,而且其单原子负载量较低。这两个显著的缺点限制了其在大规模地制备单原子纳米催化剂的应用。与其相比,湿化学法在普通实验室条件即可开展,其操作简单、成本低廉,因而在单原子纳米催化剂的制备领域广受关注。目前,湿化学法的制备策略包括缺陷捕获、区域捕获、配位设计等。但是,目前绝大多数的湿化学法均需通过高温热解来还原金属前体,进而形成单原子态的活性原子,并多以配位键的形式负载与纳米载体上。这种高温热解的处理方式会破坏纳米材料上大量的亲水基团,进而会大大地降低其在水溶液中的溶解性。故而,湿化学法合成的单原子纳米催化剂多应用于异相催化,而在均相催化特别是均相分析方面几无报道。因此,构建方便、快速、稳定、高活性、水溶性好的单原子纳米催化剂的方法迫在眉睫。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:
(1)目前基于质量选择的软沉积法和原子层级负载法均需要特定的昂贵大型设备和专业操作人员,而且其单原子负载量较低,限制了其在大规模地制备单原子纳米催化剂的应用。
(2)目前绝大多数的湿化学法均需通过高温热解还原金属前体,高温热解的处理方式会破坏纳米材料上大量的亲水基团,大大地降低其在水溶液中的溶解性。
解决以上问题及缺陷的难度为:常规的软沉积法和负载法成本昂贵,而湿化学法的制备成本且低易操作,目前均采用高温热解获得单原子催化剂。如若突破常规,通过非高温热解的湿化学法以获得单原子催化剂的难度较大。
解决以上问题及缺陷的意义为:从全新的角度突破高温热解策略的束缚,利用简单易操作的掺杂法,将Co以单原子方式固载于金属有机骨架FeMIL-53中,以制备性能稳定、成本低廉的Co单原子催化剂。该掺杂策略极大地丰富了制备单原子催化剂的合成策略,降低了合成成本,避免了高温热解操作,提高了单原子催化剂的水溶性,将单原子催化剂以水溶性信号探针的方式应用于临床检测。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用。
本发明是这样实现的,一种Co单原子纳米催化剂的制备方法,所述Co单原子纳米催化剂的制备方法包括:
第一步,FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至DMA(Dimethylacetamide,N,N-二甲基乙酰胺)中,在超声下反应,混匀;
第二步,Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应:原料混匀后,将其转移至聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;
第三步,将粗产品放置于通风橱中,自然冷却至室温,离心去除上清液,;再采用乙醇和一级水分别将此粗产品洗涤三次;
第四步,Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存:粗产品复溶于一级水中,冷冻干燥后,避光、低温储存。
进一步,所述第一步中FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至180mLDMA中,在超声下反应10分钟,混匀。
进一步,所述第一步中反应体系如下:先加入1.5mmolFeCl3·6H2O,再加入3.6mmolCo(NO3)2·6H2O,最后加入1.5mmol对苯二甲酸。
进一步,所述第二步中原料混匀后,转移至200mL的聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;反应釜的反应条件:150℃,3h。
进一步,所述第三步中离心条件为14000rpm,10分钟。
进一步,所述第四步粗产品复溶于10mL的一级水中。
本发明的另一目的在于提供一种由所述Co单原子纳米催化剂的制备方法制备的Co单原子纳米催化剂,是一种具有催化新能的单原子级的材料,性能是以单原子为活性位点的高催化效率催化剂。
本发明的另一目的在于提供一种所述Co单原子纳米催化剂在心肌肌钙蛋白I检测中的应用,包括:Co单原子纳米催化剂作为高灵敏的化学发光探针,与免疫分析联用,检测心肌肌钙蛋白I。
进一步,还包括:利用一步溶剂热掺杂法,制备出基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂的粗产品。经过纯化、洗涤、冷冻干燥得到该单原子纳米催化剂的纯净固体粉末;作为化学发光信号探针,利用活泼酯法特标记于心肌肌钙蛋白I的标记抗体上,以夹心化学发光免疫法检测心肌肌钙蛋白I,经包被、捕获、洗涤后,以化学发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线。
进一步还包括:
(1)将金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂用一级水稀释制成待标记探针溶液,加入羧基活化试剂活化催化剂表面的羧基,加入心肌肌钙蛋白I标记抗体,当标记完成后,用洗涤液清洗,复溶储存待用;将心肌肌钙蛋白I标准品用捕获缓冲液稀释制成不同浓度的心肌肌钙蛋白I标准液,利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别心肌肌钙蛋白I标准液,完成夹心免疫反应后,用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,以发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线;
(2)利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别样品中的心肌肌钙蛋白I,完成夹心免疫反应后,充分用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,根据发光强度和绘制的工作曲线求得待测样品中心肌肌钙蛋白I的浓度。
结合上述的所有技术方案,本发明所具备的优点及积极效果为:与目前国内外报道的心肌肌钙蛋白I检测方法相比(如下表),本发明所述的检测限为3.3pg/mL,其较好的灵敏度展现了本发明极大的应用潜力。
Figure BDA0002545075600000041
参考文献:
[1]J.Zhao,S.Wang,S.Lu,G.Liu,J.Sun,X.Yang,Anal.Chem.2019,91,7828-7834.
[2]X.Guo,L.Zong,Y.Jiao,Y.Han,X.Zhang,J.Xu,L.Li,C.Zhang,Z.Liu,Q.Ju,J.Liu,Z.Xu,H.Yu,W.Huang,Anal.Chem.2019,91,9300-9307.
[3]S.Lee,D.Kwon,C.Yim,S.Jeon,Anal.Chem.2015,87,5004-5008.
[4]M.J.Uddin,J.S.Shim,Anal.Chem.2019,91,2686-2694.
[5]X.Liu,Y.Wang,P.Chen,A.McCadden,A.Palaniappan,J.Zhang,B.Liedberg,ACSSens.2016,1,1416-1422.
[6]Q.Wu,Y.Sun,D.Zhang,S.Li,Y.Zhang,P.Ma,Y.Yu,X.Wang,D.Song,Biosens.Bioelectron.2017,96,288–293
[7]F.Torabi,H.R.M.Far,B.Danielsson,M.Khayyami,Biosens.Bioelectron.2007,22,1218–1223.
[8]I.H.Cho,E.H.Paek,Y.K.Kim,J.H.Kim,S.H.Paek,Anal.Chim.Acta2009,632,247–255.
本发明基于金属有机骨架的单原子纳米催化剂制备方法。基于此简单方法即可制备催化活性高、催化功能特异性强、水溶性好、易于标记的单原子纳米催化剂,将其作为化学发光信号探针,可准确、方便、特异地检测心肌肌钙蛋白I。
本发明提供了一种基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂,该Co单原子纳米催化剂具有高活性单原子位点、很强的催化活性特异性以及较强的催化活性的优点;将其作为化学发光探针,高效率地标记于示踪抗体上,再结合免疫分析技术,构建了针对心肌肌钙蛋白I的高灵敏、高特异性、低成本的痕量检测技术,有望实现疾病标志物的快速筛查和现场分析。该基于金属有机骨架制备的单原子纳米催化剂能够为均相催化、临床诊断、生物治疗和有机物降解等领域检测心肌肌钙蛋白I提供有力的技术支持平台。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的Co单原子纳米催化剂的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂的制备(A)及其在心肌肌钙蛋白I检测(B)示意图。
图3是本发明实施例提供的基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂化学发光免疫分析检测心肌肌钙蛋白I的趋势图及其标准曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种Co单原子纳米催化剂、制备方法及应用,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示,本发明提供的Co单原子纳米催化剂的制备方法包括以下步骤:
S101:FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至180mLDMA中,在超声下反应10分钟,以致其充分混匀;
S102:Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应如下所述:原料充分混匀后,将其转移至200mL的聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;
S103:将粗产品放置于通风橱中,自然冷却至室温,离心去除上清液,离心条件为14000rpm,10分钟;再采用乙醇和一级水分别将此粗产品洗涤三次;
S104:Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存:粗产品复溶于10mL的一级水中,冷冻干燥后,将其避光、低温储存。
本发明提供的Co单原子纳米催化剂的制备方法包括以下步骤:基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂的制备,包括一下组分:Co单原子纳米催化剂的原料的前处理、Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应、粗产品的分离纯化、Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存。
(1)基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂的原料的前处理如下所述:FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至180mLDMA中,在超声下反应10分钟,以致其充分混匀。反应体系如下:
FeCl3·6H2O 1.5mmol加入顺序①
对苯二甲酸 1.5mmol加入顺序③
Co(NO3)2·6H2O 3.6mmol加入顺序②
(2)基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应如下所述:原料充分混匀后,将其转移至200mL的聚四氟乙烯高温反应釜中,反应条件:150℃→3h
(3)粗产品的分离纯化:将粗产品放置于通风橱中,自然冷却至室温。然后,离心去除上清液,离心条件为14000rpm,10分钟。再采用乙醇和一级水分别将此粗产品洗涤三次。
(4)Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存:粗产品复溶于10mL的一级水中,冷冻干燥后,将其避光、低温储存。
本发明的Co单原子纳米催化剂的特征,包括活性高的单原子位点、很强的催化专一性和较强的催化活性。
本发明的Co单原子纳米催化剂在心肌肌钙蛋白I检测方面的技术应用,包括以下步骤:
(a)将金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂用一级水稀释制成待标记探针溶液,加入羧基活化试剂活化催化剂表面的羧基,加入心肌肌钙蛋白I标记抗体,当标记完成后,用洗涤液清洗,复溶储存待用。将心肌肌钙蛋白I标准品用捕获缓冲液稀释制成不同浓度的心肌肌钙蛋白I标准液,利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别心肌肌钙蛋白I标准液,完成夹心免疫反应后,充分用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,以发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线。
(b)利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别样品中的心肌肌钙蛋白I,完成夹心免疫反应后,充分用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,根据发光强度和步骤(a)绘制的工作曲线求得待测样品中心肌肌钙蛋白I的浓度。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
本发明实施例基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂化学发光免疫分析检测心肌肌钙蛋白I。
(1)如图2A所示,本实施例的基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂化学发光免疫分析检测心肌肌钙蛋白I,包括以下组分:金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂修饰的心肌肌钙蛋白I标记抗体、化学发光免疫分析的测试条件、化学发光底物液和促发剂的制备。
金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂修饰的心肌肌钙蛋白I标记抗体,其制备方法为:取5mg/mL金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂,用1.0mL的捕获缓冲稀释液溶解后;加入20mg1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和20mgN-羟基琥珀酰亚胺作为羧基活化试剂,在室温下反应1小时。然后离心去除上清液,加入1.0mL的捕获缓冲稀释液(其中含有20μg心肌肌钙蛋白I标记抗体),在4℃下反应12小时。之后,离心去除上清液,用2%BSA洗涤2次后,复溶于1.0mL的2%BSA,4℃储存。
化学发光免疫分析的测试条件心肌肌钙蛋白I包被抗体加入96孔白色酶标微孔板后,吸附过夜。加入封闭液,反应120min。加入心肌肌钙蛋白I标准液,反应120min。加入稀释100倍的金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂修饰的心肌肌钙蛋白I标记抗体,反应120min,最后微孔板清洗后甩干待用。
化学发光底物液和发光促发剂的制备方法为:鲁米诺溶于包被液中作为发光底液,H2O2溶于水中作为发光促发剂。
捕获缓冲稀释液为PBS缓冲液(10mM,pH7.4),其制备方法为:取8.0g氯化钠、0.2g氯化钾、1.44g无水磷酸氢二钠和0.24g磷酸二氢钾溶解于1000mL一级水中,加入50μL的Tween-20,调pH至7.4。
洗涤液为PBST缓冲液(10mM,pH7.4),其制备方法为:取上述1000mL PBS缓冲液,加入500μL的Tween-20即可。
包被液为CBS缓冲液(50mM,pH9.0),其制备方法为:取1.59g碳酸钠,2.93g碳酸氢钠溶解于1000mL水中,调pH至9.0。
(2)基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂化学发光免疫分析检测心肌肌钙蛋白I的检测技术,包括以下步骤:
(a)将心肌肌钙蛋白I标准品用捕获缓冲液稀释制成心肌肌钙蛋白I标准液,把心肌肌钙蛋白I标记抗体标记到金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂后作为化学发光信号示踪探针,当夹心免疫结合反应后,用洗涤液清洗后,先加入鲁米诺作为化学发光底物液,接着用H2O2引发化学发光信号,记录光信号,以发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线;
(b)利用心肌肌钙蛋白I包被抗体特异性地捕获待测样品中的心肌肌钙蛋白I,用洗涤液清洗,再结合夹心式化学发光免疫分析法,记录光信号,根据发光强度和步骤(a)绘制的工作曲线求得待测样品中心肌肌钙蛋白I的浓度。
优选的,基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂化学发光免疫分析检测心肌肌钙蛋白I的检测技术如下:
(a)将溶解于包被液中的心肌肌钙蛋白I包被抗体(1.0μg/mL)加入96孔白色酶标微孔板(100μL/孔)后,放置于4℃下吸附过夜。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入封闭液(150μL/孔),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入心肌肌钙蛋白I标准液(100μL/孔),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入稀释100倍的金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂修饰的心肌肌钙蛋白I标记抗体(100μL/孔,稀释液为捕获缓冲稀释液),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,甩干待用。先用微孔板型化学发光检测仪注入100μL溶于包被液中的10-6M鲁米诺,再通过微孔板型化学发光检测仪注入50μL溶于水中的0.1MH2O2与之反应,记录化学发光信号,以化学发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线;
(b)将溶解于包被液中的心肌肌钙蛋白I包被抗体(1.0μg/mL)加入96孔白色酶标微孔板(100μL/孔)后,放置于4℃下吸附过夜。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入封闭液(150μL/孔),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入待测样品(100μL/孔),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,加入稀释100倍的金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂修饰的心肌肌钙蛋白I标记抗体(100μL/孔,稀释液为捕获缓冲稀释液),37℃下反应120min。用洗涤液清洗微孔板三次后,甩干待用。先用微孔板型化学发光检测仪注入100μL溶于包被液中的10-6M鲁米诺,再通过微孔板型化学发光检测仪注入50μL溶于水中的0.1MH2O2与之反应,记录化学发光信号,根据化学发光强度和步骤(a)绘制的工作曲线求得样品中心肌肌钙蛋白I的浓度。
上述步骤(a)中,空白对照组为不含心肌肌钙蛋白I的捕获缓冲稀释液对应的化学发光信号,心肌肌钙蛋白I标准液的浓度分别为0.01、0.05、0.5、1、10、50ng/mL(如图3A),以对应的化学发光强度差值(与空白对照组的化学发光信号差值)对心肌肌钙蛋白浓度作图,所得工作曲线如图3B所示,随着心肌肌钙蛋白浓度的增加,化学发光强度不断增大,二者在0.01-50ng/mL范围内呈现良好的拟合关系,R2=0.9981,检测限(S/N=3)为3.3pg/mL,说明使用基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂作为化学发光信号探针可灵敏地检测心肌肌钙蛋白I。
上述步骤(a)中,在心肌肌钙蛋白I捕获缓冲稀释液中加入重组肌红蛋白、透明质酸合酶1、真核蛋白、重组表皮生长因子受体、人免疫球蛋白G1,然后按上述同样方法进行检测。结果显示,这5种在人体中广泛存在的蛋白质对心肌肌钙蛋白I的检测均不构成干扰,说明使用基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂作为化学发光信号探针可灵敏地检测心肌肌钙蛋白I。
上述步骤(b)中,选取医院病人的血浆样品作为作为待测样品,按上述方法进行检测。结果如表1所示,待测样品中心肌肌钙蛋白I的检测结果和医院雅培化学发光仪的分析结果相比,其标准误差不高于8.99%,说明使用基于金属有机骨架Fe-MIL53的Co单原子纳米催化剂作为化学发光信号探针可准确地检测心肌肌钙蛋白I。
表1实际样品中心肌肌钙蛋白I本发明方法及雅培化学发光仪检测结果
Figure BDA0002545075600000111
下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。
与目前国内外报道的心肌肌钙蛋白I检测方法相比(如下表),本发明所述的检测限为3.3pg/mL,其较好的灵敏度展现了本发明极大的应用潜力。
Figure BDA0002545075600000112
参考文献:
[1]J.Zhao,S.Wang,S.Lu,G.Liu,J.Sun,X.Yang,Anal.Chem.2019,91,7828-7834.
[2]X.Guo,L.Zong,Y.Jiao,Y.Han,X.Zhang,J.Xu,L.Li,C.Zhang,Z.Liu,Q.Ju,J.Liu,Z.Xu,H.Yu,W.Huang,Anal.Chem.2019,91,9300-9307.
[3]S.Lee,D.Kwon,C.Yim,S.Jeon,Anal.Chem.2015,87,5004-5008.
[4]M.J.Uddin,J.S.Shim,Anal.Chem.2019,91,2686-2694.
[5]X.Liu,Y.Wang,P.Chen,A.McCadden,A.Palaniappan,J.Zhang,B.Liedberg,ACSSens.2016,1,1416-1422.
[6]Q.Wu,Y.Sun,D.Zhang,S.Li,Y.Zhang,P.Ma,Y.Yu,X.Wang,D.Song,Biosens.Bioelectron.2017,96,288–293
[7]F.Torabi,H.R.M.Far,B.Danielsson,M.Khayyami,Biosens.Bioelectron.2007,22,1218–1223.
[8]I.H.Cho,E.H.Paek,Y.K.Kim,J.H.Kim,S.H.Paek,Anal.Chim.Acta2009,632,247–255.
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述Co单原子纳米催化剂的制备方法包括:
第一步,FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至DMA中,在超声下反应,混匀;
第二步,Co单原子纳米催化剂的原料的溶剂热反应:原料混匀后,将其转移至聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;
第三步,将粗产品放置于通风橱中,自然冷却至室温,离心去除上清液,再采用乙醇和一级水分别将此粗产品洗涤三次;
第四步,Co单原子纳米催化剂纯样品的冷冻干燥并储存:粗产品复溶于一级水中,冷冻干燥后,避光、低温储存。
2.如权利要求1所述的Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述第一步中FeCl3·6H2O,对苯二甲酸和Co(NO3)2·6H2O加入至180mL DMA中,在超声下反应10分钟,混匀。
3.如权利要求1所述的Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述第一步中反应体系如下:先加入1.5mmol FeCl3·6H2O,再加入3.6mmol Co(NO3)2·6H2O,最后加入1.5mmol对苯二甲酸。
4.如权利要求1所述的Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述第二步中原料混匀后,转移至200mL的聚四氟乙烯高温反应釜中,得到粗产品;反应釜的反应条件:150℃,3h。
5.如权利要求1所述的Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述第三步中离心条件为14000rpm,10分钟。
6.如权利要求1所述的Co单原子纳米催化剂的制备方法,其特征在于,所述第四步粗产品复溶于10mL的一级水中。
7.一种由权利要求1~6任意一项所述Co单原子纳米催化剂的制备方法制备的Co单原子纳米催化剂。
8.一种如权利要求7所述Co单原子纳米催化剂在心肌肌钙蛋白I检测中的应用,其特征在于,包括:Co单原子纳米催化剂作为高灵敏的化学发光探针,与免疫分析联用,检测心肌肌钙蛋白I。
9.如权利要求8所述的应用,其特征在于,还包括:利用一步溶剂热掺杂法,制备出基于金属有机骨架Fe-MIL 53的Co单原子纳米催化剂的粗产品,经过纯化、洗涤、冷冻干燥得到该单原子纳米催化剂的纯净固体粉末;作为化学发光信号探针,利用活泼酯法特标记于心肌肌钙蛋白I的标记抗体上,以夹心化学发光免疫法检测心肌肌钙蛋白I,经包被、捕获、洗涤后,以化学发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线。
10.如权利要求9所述的应用,其特征在于,进一步还包括:
(1)将金属有机骨架Fe-MIL 53的Co单原子纳米催化剂用一级水稀释制成待标记探针溶液,加入羧基活化试剂活化催化剂表面的羧基,加入心肌肌钙蛋白I标记抗体,当标记完成后,用洗涤液清洗,复溶储存待用;将心肌肌钙蛋白I标准品用捕获缓冲液稀释制成不同浓度的心肌肌钙蛋白I标准液,利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别心肌肌钙蛋白I标准液,完成夹心免疫反应后,用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,以发光强度对心肌肌钙蛋白I浓度作图,绘制工作曲线;
(2)利用心肌肌钙蛋白I包被抗体识别样品中的心肌肌钙蛋白I,完成夹心免疫反应后,充分用清洗液洗涤未反应的信号探针,结合夹心免疫化学发光法,记录光信号,根据发光强度和绘制的工作曲线求得待测样品中心肌肌钙蛋白I的浓度。
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