近日，山东科技大学77779193永利刘青云教授团队在纳米酶催化检测领域取得新进展。相关成果以Nano-scale minerals in-situ supporting CeO2 nanoparticles for off-on colorimetric detection of L–penicillamine and Cu2+ ion为题发表在国际学术期刊Journal of Hazardous Materials。
为替代昂贵的天然酶和贵金属纳米酶，各种价格低、易制备、稳定性好的金属氧化物纳米酶（如Fe3O4、Co3O4、CeO2和CoO）被开发出来。但纳米颗粒易团聚导致本征活性较低，限制了它们的实际应用。
通过简单环保的一锅水热法比较研究了四种纳米尺度天然矿物（即坡缕石（Pal）、埃洛石、蒙脱石和水滑石）对CeO2纳米颗粒的原位负载效果。发现Pal比表面积高、亲水性好，高温高压水热反应中纳米棒结构重整为纳米片，因此成为最佳的催化剂载体。制备的CeO2-Pal纳米酶暴露更多活性氧空位（Ovac）缺陷，表现出优异的类过氧化物酶活性。L-青霉胺（LPA）分子中巯基（-SH）能够覆盖纳米酶表面的活性位点导致后者活性降低，而Cu2+离子能够与LPA发生络合反应来减弱LPA对纳米酶活性的抑制作用。因此，基于CeO2-Pal纳米酶构建了一种便捷的off-on式级联比色方法，可以实现对LPA和Cu2+离子的灵敏检测，并成功用于检测实际血液样本。理论计算发现，H2O2在清洁CeO2(111)表面均裂为两个羟基自由基（•OH），而在Ovac缺陷表面异裂成氧自由基（•O）和H2O，类似于贵金属和单原子掺杂纳米酶表面，且异裂路径在热力学上更易进行。Ovac缺陷可以作为H2O2吸附和解离的活性位点，同时赋予CeO2更好的亲氧及亲水性能。该研究在开发高效纳米酶的同时，实现了廉价矿物材料的高附加值利用，具有重要的实用价值。
该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。博士生练佳佳为论文第一作者，刘青云教授为论文通讯作者。山东科技大学为第一完成单位。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422005556
