多孔镍的制备及其对多巴胺的测定【字数：11641】
本课题是通过熔体快淬与脱合金法制备了一种具有三维多孔结构的镍纳米材料（NP-Ni），经过实验研究后发现此材料具有类似过氧化物酶的催化性能，基于这一特点，以3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）和过氧化氢为底物对其类酶活性进行了实验研究，在NP-Ni的催化下，体系迅速反应产生蓝色氧化物。随后我们针对这一显色反应使用紫外扫描检测获得光谱图，得出结论，NP-Ni纳米材料对TMB和H2O2有强大及高效的催化能力，同时自身也具备良好的稳定性。接下来我们又对NP-Ni的理化性质进行详细的实验探究，找到了它的最佳催化条件，测试的最终结论也表明模拟酶催化符合Michaelis-Menten动力学理论。由于多巴胺能够与体系中的过氧化氢发生反应进而消耗掉过氧化氢，多巴胺的加入，会抑制此催化反应，由此我们利用NP-Ni的最佳催化条件，对多巴胺进行灵敏测定，最终测定范围为0.05～25 μmol/L，检出限为0.02 μmol/L。因此，多巴胺的新型测定方法便应运而生。
目 录
1绪论 5
1.1 类酶的国内外发展与现状分析 5
1.1.1 天然酶的简介 5
1.1.2 类酶的发展分析 5
1.1.3 类酶的应用 6
1.2 各类纳米材料的概述 7
1.2.1 金属纳米材料的简介 7
1.2.2 其他纳米材料的分类介绍及催化效果和性能 7
1.2.3 多孔镍材料的概述 8
1.3 多巴胺的概述及检测方法 8
1.4 本论文的实验创新点 8
2实验部分 10
2.1 实验试剂 10
2.2 实验仪器 10
2.3 多孔镍纳米材料的制备 10
2.4 材料处理 11
2.5溶剂及催化材料的处理 11
2.5.1缓冲溶液的配制 11
2.5.2 过氧化氢和TMB溶液及TMB溶液的配制 11
2.6测定方法 11
3结果与讨论 12
3.1 多孔镍材料的表征 13
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/> 3.2 多孔镍材料类酶活性的研究 16
3.2.1空白对照 16
3.2.2 pH值对NPNi催化性能的影响 16
3.2.3温度对NPNi催化性能的影响 18
3.2.4 NPNi浓度对催化性能的影响 20
3.2.5 H2O2作为底物的NPNi表观Km值 21
3.2.6 TMB作为底物的NPNi表观Km值 24
3.2.7米氏常数的对比 26
3.3多巴胺的检测 27
4结语 29
参考文献 30
致谢 31
1绪论
1.1 类酶的国内外发展与现状分析
1.1.1 天然酶的简介
天然生物酶由于其高催化活性、专一性强以及温和的反应条件等特点，得到了许多领域的广泛关注， 然而，由于其来源有限，天然酶通常不易于储存和保存，并且易于被外部环境（例如光，热，酸和碱）灭活。 因此，由于这些缺陷的存在，就不会使得天然酶的使用广泛发展，因此在催化的过程中受到相当大的限制。
天然酶的特点，首先是它的高效性，表现在它是普通催化反应的107～1013倍[1]，其次，酶的定向性特别强，特定的酶只能一对一反应，即对特定的反应物才有作用。第三，酶是蛋白质大分子，结构复杂也不稳定，例如，温度与酸碱度能够使酶的结构与性能发生变化，可能致使酶的失活，因此生物酶催化要在合适的温度与酸碱度下进行催化反应。
从过去以来，天然酶大都被用在生物分析上面，有例如流动酶的测定需应用固定化酶技术，最后作为筛选工具，还有生化酶的测定是将固定化酶插入LC系统，结合其的特异和敏感性。
1.1.2 类酶的发展分析
天然酶本就存在一些弊端，如稳定性差，易受外界环境条件的影响。再者，天然酶本身的保存比较困难，加上对于类酶的难以保存以及制备处理的不易。由此，为了弥补天然酶的种种缺陷，人们对类酶的研究就彻底开展开来了。纳米技术如今高速发展，因此在相关性质以及领域内的研究也就快速应用开来。从过去以来，人们逐渐意识到研究模拟酶催化活性的重要性及必要性。
模拟酶对某些参与反应的物质（如活性物质）的模拟催化大概分三个方面：第一，模拟酶抛开其外壳不看，其中只含有关键的金属离子，并且与天然酶是相同的，即为第一级近似。例如，若把酒石酸当做氧化底物，进而采用Fe催化过氧化氢，这被最早认为是对于普通辣根性过氧化物酶的最核心的催化模拟，也就是说， Fe3+/ Fe2+直接利用过氧化酶的催化性能。此外，其它类似于Fe的变化的金属材料也能够对于过氧化氢进行氧化催化，其核心为中心离子参与催化；第二，模拟活性中心结构。 探索这项工作有两个方面。 二是修饰一些简单的天然高分子物质，其中大部分被引入群体，人为地改变它们的性质，然后使它们成为一种优秀的人工酶模型；第三，整体模拟。对于整体模拟，整个活动部分包含在微环境中，并且活动中心的结构处于待确定的微环境中。
模拟酶的设计基于两个方面，一方面酶的作用机制是处于一个极为重要的的地位，另外一个方面对简化的人工体系中识别、结合和催化的研究也要考虑在内。因此，这两个方面必须在一定程度上保持一致，才能获得真正有效的模拟酶。两个极为重要同时也特殊的部位在模拟酶的结构上也要考虑到，其中一个是底物结合部位，另外一个是催化部位。要定向引入催化基团并且使得其催化效率的提高也是非常重要。
此外，结合底物取向的能力是另一个需要考虑的指标。模拟酶要降低反应的活化能就必须得像天然酶一样，有与底物的特定定向结合，以及键的变形和扭曲。
利用类酶这些比天然酶优势的性能，不仅仅在化学领域，更可以拓展到许多其它的需要提升的领域中去。
1.1.3 类酶的应用
由于纳米材料的尺寸效应，表面效应和宏观量子隧穿效应，这种材料的某些特性发生了质的变化，这决定了其特异性。譬如，金属纳米材料的熔点非常低，而且纳米材料中的气体的分散和扩散速度非常快，对比普通材料来说，优势很大，速度远超过其它普通材料。所以说此时类酶的应用方面就受到人们的关注，其种种优势，可以认为发展空间极大，发展前途极广，在稳定性方面是占据优势，同时在温度和pH的应用范围上相比于普通生物酶同样遥遥领先。
目 录
1绪论 5
1.1 类酶的国内外发展与现状分析 5
1.1.1 天然酶的简介 5
1.1.2 类酶的发展分析 5
1.1.3 类酶的应用 6
1.2 各类纳米材料的概述 7
1.2.1 金属纳米材料的简介 7
1.2.2 其他纳米材料的分类介绍及催化效果和性能 7
1.2.3 多孔镍材料的概述 8
1.3 多巴胺的概述及检测方法 8
1.4 本论文的实验创新点 8
2实验部分 10
2.1 实验试剂 10
2.2 实验仪器 10
2.3 多孔镍纳米材料的制备 10
2.4 材料处理 11
2.5溶剂及催化材料的处理 11
2.5.1缓冲溶液的配制 11
2.5.2 过氧化氢和TMB溶液及TMB溶液的配制 11
2.6测定方法 11
3结果与讨论 12
3.1 多孔镍材料的表征 13
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/> 3.2 多孔镍材料类酶活性的研究 16
3.2.1空白对照 16
3.2.2 pH值对NPNi催化性能的影响 16
3.2.3温度对NPNi催化性能的影响 18
3.2.4 NPNi浓度对催化性能的影响 20
3.2.5 H2O2作为底物的NPNi表观Km值 21
3.2.6 TMB作为底物的NPNi表观Km值 24
3.2.7米氏常数的对比 26
3.3多巴胺的检测 27
4结语 29
参考文献 30
致谢 31
1绪论
1.1 类酶的国内外发展与现状分析
1.1.1 天然酶的简介
天然生物酶由于其高催化活性、专一性强以及温和的反应条件等特点，得到了许多领域的广泛关注， 然而，由于其来源有限，天然酶通常不易于储存和保存，并且易于被外部环境（例如光，热，酸和碱）灭活。 因此，由于这些缺陷的存在，就不会使得天然酶的使用广泛发展，因此在催化的过程中受到相当大的限制。
天然酶的特点，首先是它的高效性，表现在它是普通催化反应的107～1013倍[1]，其次，酶的定向性特别强，特定的酶只能一对一反应，即对特定的反应物才有作用。第三，酶是蛋白质大分子，结构复杂也不稳定，例如，温度与酸碱度能够使酶的结构与性能发生变化，可能致使酶的失活，因此生物酶催化要在合适的温度与酸碱度下进行催化反应。
从过去以来，天然酶大都被用在生物分析上面，有例如流动酶的测定需应用固定化酶技术，最后作为筛选工具，还有生化酶的测定是将固定化酶插入LC系统，结合其的特异和敏感性。
1.1.2 类酶的发展分析
天然酶本就存在一些弊端，如稳定性差，易受外界环境条件的影响。再者，天然酶本身的保存比较困难，加上对于类酶的难以保存以及制备处理的不易。由此，为了弥补天然酶的种种缺陷，人们对类酶的研究就彻底开展开来了。纳米技术如今高速发展，因此在相关性质以及领域内的研究也就快速应用开来。从过去以来，人们逐渐意识到研究模拟酶催化活性的重要性及必要性。
模拟酶对某些参与反应的物质（如活性物质）的模拟催化大概分三个方面：第一，模拟酶抛开其外壳不看，其中只含有关键的金属离子，并且与天然酶是相同的，即为第一级近似。例如，若把酒石酸当做氧化底物，进而采用Fe催化过氧化氢，这被最早认为是对于普通辣根性过氧化物酶的最核心的催化模拟，也就是说， Fe3+/ Fe2+直接利用过氧化酶的催化性能。此外，其它类似于Fe的变化的金属材料也能够对于过氧化氢进行氧化催化，其核心为中心离子参与催化；第二，模拟活性中心结构。 探索这项工作有两个方面。 二是修饰一些简单的天然高分子物质，其中大部分被引入群体，人为地改变它们的性质，然后使它们成为一种优秀的人工酶模型；第三，整体模拟。对于整体模拟，整个活动部分包含在微环境中，并且活动中心的结构处于待确定的微环境中。
模拟酶的设计基于两个方面，一方面酶的作用机制是处于一个极为重要的的地位，另外一个方面对简化的人工体系中识别、结合和催化的研究也要考虑在内。因此，这两个方面必须在一定程度上保持一致，才能获得真正有效的模拟酶。两个极为重要同时也特殊的部位在模拟酶的结构上也要考虑到，其中一个是底物结合部位，另外一个是催化部位。要定向引入催化基团并且使得其催化效率的提高也是非常重要。
此外，结合底物取向的能力是另一个需要考虑的指标。模拟酶要降低反应的活化能就必须得像天然酶一样，有与底物的特定定向结合，以及键的变形和扭曲。
利用类酶这些比天然酶优势的性能，不仅仅在化学领域，更可以拓展到许多其它的需要提升的领域中去。
1.1.3 类酶的应用
由于纳米材料的尺寸效应，表面效应和宏观量子隧穿效应，这种材料的某些特性发生了质的变化，这决定了其特异性。譬如，金属纳米材料的熔点非常低，而且纳米材料中的气体的分散和扩散速度非常快，对比普通材料来说，优势很大，速度远超过其它普通材料。所以说此时类酶的应用方面就受到人们的关注，其种种优势，可以认为发展空间极大，发展前途极广，在稳定性方面是占据优势，同时在温度和pH的应用范围上相比于普通生物酶同样遥遥领先。
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