多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

高云燕 ,  李海霞 ,  欧植泽 ,  郝平 ,  李嫕 ,  杨国强

引用本文: 高云燕, 李海霞, 欧植泽, 郝平, 李嫕, 杨国强. 多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2469-2477. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110939 shu
Citation:  GAO Yun-Yan, LI Hai-Xia, OU Zhi-Ze, HAO Ping, LI Yi, YANG Guo-Qiang. Enhancing the Catalytic Activity of Peroxidase by Adsorption onto Fe3O4 Magnetic Nanoparticle/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Surfaces[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2469-2477. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110939 shu

多壁碳纳米管负载Fe3O4磁性纳米粒子表面吸附增强过氧化酶的催化活性

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21073143) (21073143)

    教育部春晖计划基金(Z2009-1-71002, Z2009-1-71006) (Z2009-1-71002, Z2009-1-71006)

    西北工业大学基础研究基金(JC200822, JC20100239)资助项目 (JC200822, JC20100239)

摘要: 采用共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米粒子, 将其负载于氨基吡啶修饰多壁碳纳米管(MWCNT-AP)上, 得到具有良好的分散性和超顺磁性的Fe3O4/MWCNT-AP 复合物. 通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)和磁滞回线测量等方法对Fe3O4/MWCNT-AP 复合物进行了表征. 扫描电镜(TEM)结果表明: Fe3O4磁性纳米粒子多集中于碳纳米管MWCNT-AP 的端部, 形成的复合物在极性溶剂中具有良好的分散性和超顺磁性;辣根过氧化酶(HRP)可通过物理作用吸附于Fe3O4/MWCNT-AP 复合物表面. 酸性条件下(pH 4.0), Fe3O4/MWCNT-AP复合物使HRP的最大反应速率(vmax)提高了3倍.

English

    1. [1]

      (1) Scarberry, K. E.; Dickerson, E. B.; McDonald, J. F.; Zhang, Z. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10258.  (1) Scarberry, K. E.; Dickerson, E. B.; McDonald, J. F.; Zhang, Z. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10258.  

    2. [2]

      (2) Mornet, S.; Vasseur, S.; Grasset, F.; Duguet, E. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2161.  (2) Mornet, S.; Vasseur, S.; Grasset, F.; Duguet, E. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2161.  

    3. [3]

      (3) Polyak, B.; Fishbein, I.; Chorny, M.; Alferiev, I.;Williams, D.; Yellen, B.; Friedman, G.; Levy, R. J. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 698.  (3) Polyak, B.; Fishbein, I.; Chorny, M.; Alferiev, I.;Williams, D.; Yellen, B.; Friedman, G.; Levy, R. J. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 698.  

    4. [4]

      (4) Yang, H. H.; Zhang, S. Q.; Chen, X. L.; Zhuang, Z. X.; Xu, J. G.; Wang, X. R. Anal. Chem. 2004, 76, 1316.  (4) Yang, H. H.; Zhang, S. Q.; Chen, X. L.; Zhuang, Z. X.; Xu, J. G.; Wang, X. R. Anal. Chem. 2004, 76, 1316.  

    5. [5]

      (5) Hu, A. G.; Yee, G. T.; Lin,W. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12486.  (5) Hu, A. G.; Yee, G. T.; Lin,W. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12486.  

    6. [6]

      (6) Tsang, S. C.; Caps, V.; Paraskevas, I.; Chadwick, D.; Thompsett. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 5645.  (6) Tsang, S. C.; Caps, V.; Paraskevas, I.; Chadwick, D.; Thompsett. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 5645.  

    7. [7]

      (7) Allen, B. L.; Kotchey, G. P.; Chen, Y.; Yanamala, N. V. K.; Klein- Seetharaman, J.; Kagan, V. E.; Star, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17194.  (7) Allen, B. L.; Kotchey, G. P.; Chen, Y.; Yanamala, N. V. K.; Klein- Seetharaman, J.; Kagan, V. E.; Star, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17194.  

    8. [8]

      (8) Yu, X.; Munge, B.; Patel, V.; Jensen, G.; Bhirde, A.; ng, J. D.; Kim, S. N.; Gillespie, J.; Gutkind, J. S.; Papadimitrakopoulos, F.; Rusling J. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11199.  (8) Yu, X.; Munge, B.; Patel, V.; Jensen, G.; Bhirde, A.; ng, J. D.; Kim, S. N.; Gillespie, J.; Gutkind, J. S.; Papadimitrakopoulos, F.; Rusling J. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11199.  

    9. [9]

      (9) Chalkias, N. G.; Kahawong, P.; Giannelis, E. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2910.  (9) Chalkias, N. G.; Kahawong, P.; Giannelis, E. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2910.  

    10. [10]

      (10) Tang, D.; Yuan, R.; Chai, Y. Anal. Chem. 2008, 80, 1582.  (10) Tang, D.; Yuan, R.; Chai, Y. Anal. Chem. 2008, 80, 1582.  

    11. [11]

      (11) Qu, L. T.; Dai, L.; Osawa, E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5523.  (11) Qu, L. T.; Dai, L.; Osawa, E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5523.  

    12. [12]

      (12) Su, X. Z.; Xiao, D. T.; Zhou, G. Y. Mat. Rev. 2009, 23, 82.(12) Su, X. Z.; Xiao, D. T.; Zhou, G. Y. Mat. Rev. 2009, 23, 82.

    13. [13]

      [苏秀芝, 肖定寿, 周国玉. 材料导报, 2009, 23, 82.][苏秀芝, 肖定寿, 周国玉. 材料导报, 2009, 23, 82.]

    14. [14]

      (13) Kuang, Q.; Li, S. F.; Xie, Z. X.; Lin, S. C.; Zhang, X. H.; Xie, S. Y.; Huang, R. B.; Zhang, L. S. Carbon 2006, 44, 1166.  (13) Kuang, Q.; Li, S. F.; Xie, Z. X.; Lin, S. C.; Zhang, X. H.; Xie, S. Y.; Huang, R. B.; Zhang, L. S. Carbon 2006, 44, 1166.  

    15. [15]

      (14) Yi, D. K.; Lee, S. S.; Ying, J. Y. Chem. Mater. 2006, 18, 2459.  (14) Yi, D. K.; Lee, S. S.; Ying, J. Y. Chem. Mater. 2006, 18, 2459.  

    16. [16]

      (15) Wan, J. Q.; Cai,W.; Feng, J. T.; Meng, X. X.; Liu, E. Z. J. Mater. Chem. 2007, 17, 1188.  (15) Wan, J. Q.; Cai,W.; Feng, J. T.; Meng, X. X.; Liu, E. Z. J. Mater. Chem. 2007, 17, 1188.  

    17. [17]

      (16) Correa-Duarte, M. A.; Grzelczak, M.; Maceira, V. S.; Giersig, M.; Liz-Marzan, L. M.; Farle, M.; Karl, S.; Diaz, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19060.  (16) Correa-Duarte, M. A.; Grzelczak, M.; Maceira, V. S.; Giersig, M.; Liz-Marzan, L. M.; Farle, M.; Karl, S.; Diaz, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19060.  

    18. [18]

      (17) Zuo, X. L.; Peng, C.; Huang, Q.; Song, S. P.;Wang, L. H.; Li, D.; Fan, C. H. Nano Res. 2009, 2, 617.  (17) Zuo, X. L.; Peng, C.; Huang, Q.; Song, S. P.;Wang, L. H.; Li, D.; Fan, C. H. Nano Res. 2009, 2, 617.  

    19. [19]

      (18) Wang, B.; ng, J. L.; Yang, C. P.; Zeng, G. M.; Zou,W. J. China Environ. Sci. 2008, 28, 1009.(18) Wang, B.; ng, J. L.; Yang, C. P.; Zeng, G. M.; Zou,W. J. China Environ. Sci. 2008, 28, 1009.

    20. [20]

      [王彬, 龚继来, 杨春平, 曾光 明, 周雯婧. 中国环境科学, 2008, 28, 1009. ][王彬, 龚继来, 杨春平, 曾光 明, 周雯婧. 中国环境科学, 2008, 28, 1009. ]

    21. [21]

      (19) Lee, P. L.; Chiu, Y. K.; Sun, Y. C.; Ling, Y. C. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 2362.  (19) Lee, P. L.; Chiu, Y. K.; Sun, Y. C.; Ling, Y. C. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 2362.  

    22. [22]

      (20) Xu, S. X.;Wu, J. S.; Zhang, Y.; Qi, H. L.; Zhang, C. X. J. Instru. Anal. 2008, 27, 1099.(20) Xu, S. X.;Wu, J. S.; Zhang, Y.; Qi, H. L.; Zhang, C. X. J. Instru. Anal. 2008, 27, 1099.

    23. [23]

      [许淑霞, 吴金生, 张勇, 漆红兰, 张成 孝. 分析测试学报, 2008, 27, 1099.][许淑霞, 吴金生, 张勇, 漆红兰, 张成 孝. 分析测试学报, 2008, 27, 1099.]

    24. [24]

      (21) Chauhan, N.; Pundir, C. S. Anal. Biochem. 2011, 413, 97.  (21) Chauhan, N.; Pundir, C. S. Anal. Biochem. 2011, 413, 97.  

    25. [25]

      (22) Kwon, K. Y.; Yang, S. B.; Kong, B. S.; Kim, J.; Jung, H. T. Carbon 2010, 48, 4504.  (22) Kwon, K. Y.; Yang, S. B.; Kong, B. S.; Kim, J.; Jung, H. T. Carbon 2010, 48, 4504.  

    26. [26]

      (23) Wang, Z. G.;Wang, Y.; Xu, H.; Li, G; Xu, Z. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2955.  (23) Wang, Z. G.;Wang, Y.; Xu, H.; Li, G; Xu, Z. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2955.  

    27. [27]

      (24) Lu, A. H.; Salabas, E. L.; Schüth, F. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 1222.  (24) Lu, A. H.; Salabas, E. L.; Schüth, F. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 1222.  

    28. [28]

      (25) Lai, G. S.; Zhang, H. L.; Han, D. Y. Microchim Acta 2009, 165, 159.  (25) Lai, G. S.; Zhang, H. L.; Han, D. Y. Microchim Acta 2009, 165, 159.  

    29. [29]

      (26) Hao, P.; Gao, Y. Y.; Ou, Z. Z.; Li, Y.;Wang, Z. L.;Wang, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 233.(26) Hao, P.; Gao, Y. Y.; Ou, Z. Z.; Li, Y.;Wang, Z. L.;Wang, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 233.

    30. [30]

      [郝平, 高云燕, 欧植 泽, 李嫕, 王中丽, 王雪松. 物理化学学报, 2011, 27, 233.][郝平, 高云燕, 欧植 泽, 李嫕, 王中丽, 王雪松. 物理化学学报, 2011, 27, 233.]

    31. [31]

      (27) Pinna, M. C.; Bauduin, P.; Touraud, D.; Monduzzi, M.; Ninham, B.W.; Kunz,W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16511.  (27) Pinna, M. C.; Bauduin, P.; Touraud, D.; Monduzzi, M.; Ninham, B.W.; Kunz,W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16511.  

    32. [32]

      (28) Mahiuddin, S.; Renoncourt, A.; Bauduin, P.; Touraud, D.; Kunz, W. Langmuir 2005, 21, 5259.  (28) Mahiuddin, S.; Renoncourt, A.; Bauduin, P.; Touraud, D.; Kunz, W. Langmuir 2005, 21, 5259.  

    33. [33]

      (29) Shannon, L. M.; Kay, E.; Lew, J. Y. J. Biol. Chem. 1996, 241, 2166.(29) Shannon, L. M.; Kay, E.; Lew, J. Y. J. Biol. Chem. 1996, 241, 2166.

    34. [34]

      (30) Beers, R. F.; Sizer, I.W. J. Biol. Chem. 1952, 195, 133.(30) Beers, R. F.; Sizer, I.W. J. Biol. Chem. 1952, 195, 133.

    35. [35]

      (31) Gao, L. Z.; Zhuang, J.; Nie, L.; Zhang, J. B.; Zhang, Y.; Gu, N.; Wang, T. H.; Feng, J.; Yang, D. L.; Perrett, S.; Yan, X. Y. Nat. Nanotech. 2007, 2, 577.(31) Gao, L. Z.; Zhuang, J.; Nie, L.; Zhang, J. B.; Zhang, Y.; Gu, N.; Wang, T. H.; Feng, J.; Yang, D. L.; Perrett, S.; Yan, X. Y. Nat. Nanotech. 2007, 2, 577.

    36. [36]

      (32) Josephy, P. D.; Eling, T.; Mason, R. P. J. Biol. Chem. 1982, 257, 3669.(32) Josephy, P. D.; Eling, T.; Mason, R. P. J. Biol. Chem. 1982, 257, 3669.

    37. [37]

      (33) Ge, S.; Shi, X. Y.; Sun, K.; Li, C. P.; Uher, C.; Baker, J. R.; Banaszak Holl, M. B.; Orr, B. G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13593.  (33) Ge, S.; Shi, X. Y.; Sun, K.; Li, C. P.; Uher, C.; Baker, J. R.; Banaszak Holl, M. B.; Orr, B. G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13593.  

    38. [38]

      (34) An, L.; Li, Z. Q.; Xu, N.; Xu,W.; Chen, X. F.; Yang, B. Chem. Res. Chin. Univ. 2005, 26, 366.(34) An, L.; Li, Z. Q.; Xu, N.; Xu,W.; Chen, X. F.; Yang, B. Chem. Res. Chin. Univ. 2005, 26, 366.

    39. [39]

      [安丽, 李兆强, 徐妮, 徐娓, 陈欣芳, 杨柏. 高等学校化学学报, 2005, 26, 366.][安丽, 李兆强, 徐妮, 徐娓, 陈欣芳, 杨柏. 高等学校化学学报, 2005, 26, 366.]

    40. [40]

      (35) Waldron, R. D. Phys. Rev. 1955, 99, 1727.  (35) Waldron, R. D. Phys. Rev. 1955, 99, 1727.  

    41. [41]

      (36) Millan, A.; Palacio, F.; Falqui, A.; Snoeck, E.; Serin, V.; Bhattacharjee, A.; Ksenofontov, V.; Gütlich, P.; Gibert, I. Acta Mater. 2007, 55, 2201.  (36) Millan, A.; Palacio, F.; Falqui, A.; Snoeck, E.; Serin, V.; Bhattacharjee, A.; Ksenofontov, V.; Gütlich, P.; Gibert, I. Acta Mater. 2007, 55, 2201.  

    42. [42]

      (37) Ge, J.; Hu, Y.; Biasini, M.; Beyermann,W. P.; Yin, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 4342.  (37) Ge, J.; Hu, Y.; Biasini, M.; Beyermann,W. P.; Yin, Y. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 4342.  

    43. [43]

      (38) Gao, L.;Wu, J.; Lyle, S.; Zehr, K.; Cao, L.; Gao, D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17357.  (38) Gao, L.;Wu, J.; Lyle, S.; Zehr, K.; Cao, L.; Gao, D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17357.  

    44. [44]

      (39) Bruce , I. J.; Sen, T. Langmuir 2005, 21, 7029.  (39) Bruce , I. J.; Sen, T. Langmuir 2005, 21, 7029.  

    45. [45]

      (40) Gao, J. H.; Gu, H.W.; Xu, B. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1097.  (40) Gao, J. H.; Gu, H.W.; Xu, B. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1097.  

    46. [46]

      (41) Kim, I. T.; Nunnery, G. A.; Jacob, K.; Schwartz, J.; Liu, X. T.; Tannenbaum, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6944.  (41) Kim, I. T.; Nunnery, G. A.; Jacob, K.; Schwartz, J.; Liu, X. T.; Tannenbaum, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6944.  

    47. [47]

      (42) Sun, Z. Y.; Liu, Z. M.;Wang, Y.; Han, B. X.; Du, J. M.; Zhang, J. L. J. Mater. Chem. 2005, 15, 4497.  (42) Sun, Z. Y.; Liu, Z. M.;Wang, Y.; Han, B. X.; Du, J. M.; Zhang, J. L. J. Mater. Chem. 2005, 15, 4497.  

    48. [48]

      (43) Le di, M. A.;Waal, D. Dyes Pigm. 2007, 74, 161.  (43) Le di, M. A.;Waal, D. Dyes Pigm. 2007, 74, 161.  

    49. [49]

      (44) Gao, Y. Y.; Ou, Z. Z.; Yang, G. Q.;Wang, X. S.; Zhang, Z. B.; Li, S. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 74.(44) Gao, Y. Y.; Ou, Z. Z.; Yang, G. Q.;Wang, X. S.; Zhang, Z. B.; Li, S. M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 74.

    50. [50]

      [高云燕, 欧植泽, 杨国强, 王雪松, 张智斌, 礼嵩明. 物理化学学报, 2009, 25, 74.][高云燕, 欧植泽, 杨国强, 王雪松, 张智斌, 礼嵩明. 物理化学学报, 2009, 25, 74.]

    51. [51]

      (45) Panczyk, T.;Warzocha, T. P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19155.  (45) Panczyk, T.;Warzocha, T. P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19155.  

    52. [52]

      (46) Renganathan, V.; ld, M. H. Biochemistry 1986, 25, 1626.  (46) Renganathan, V.; ld, M. H. Biochemistry 1986, 25, 1626.  

    53. [53]

      (47) Zhao, X. C.; Liu, R. T.; Chi, Z. X.; Teng, Y.; Qin, P. F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5625.  (47) Zhao, X. C.; Liu, R. T.; Chi, Z. X.; Teng, Y.; Qin, P. F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5625.  

    54. [54]

      (48) Gao, Y. Y.; Liu, L. H.; Ou, Z. Z.; Li, Y.; Yang, G. Q.;Wang, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 495.(48) Gao, Y. Y.; Liu, L. H.; Ou, Z. Z.; Li, Y.; Yang, G. Q.;Wang, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 495.

    55. [55]

      [高云燕, 刘丽华, 欧植 泽, 李嫕, 杨国强, 王雪松. 物理化学学报, 2010, 26, 495][高云燕, 刘丽华, 欧植 泽, 李嫕, 杨国强, 王雪松. 物理化学学报, 2010, 26, 495]

    56. [56]

      (49) Kirby, E. P.; Steiner, R. F. J. Biol. Chem. 1970, 245, 6300. 50 Ghisla, S.; Massey, V.; Lhoste, J. M.; Mayhew, S. Biochemistry 1974, 13, 589.(49) Kirby, E. P.; Steiner, R. F. J. Biol. Chem. 1970, 245, 6300. 50 Ghisla, S.; Massey, V.; Lhoste, J. M.; Mayhew, S. Biochemistry 1974, 13, 589.

    57. [57]

      (51) Itzhaki, L. S.; Evans, P. A.; Dobson, C. M.; Radford, S. E. Biochemistry 1994, 33, 5212.  (51) Itzhaki, L. S.; Evans, P. A.; Dobson, C. M.; Radford, S. E. Biochemistry 1994, 33, 5212.  

    58. [58]

      (52) Glettenberg, M.; Niemeyer, C. M.; Bioconjugate Chem. 2009, 20, 969.  (52) Glettenberg, M.; Niemeyer, C. M.; Bioconjugate Chem. 2009, 20, 969.  

    59. [59]

      (53) Lee, D. J.; Kim, S. S.; Lee, M. Y. J. Biochem. Mol. Biol. 2000, 33, 312.(53) Lee, D. J.; Kim, S. S.; Lee, M. Y. J. Biochem. Mol. Biol. 2000, 33, 312.

    60. [60]

      (54) Bhatia, R. B.; Brinker C. J. Chem. Mater. 2000, 12, 2434.  (54) Bhatia, R. B.; Brinker C. J. Chem. Mater. 2000, 12, 2434.  

    61. [61]

      (55) Ringe, D.; Petsko, G. A. Science 2008, 320, 1428.  (55) Ringe, D.; Petsko, G. A. Science 2008, 320, 1428.  

    62. [62]

      (56) Moller, A. C.; Lunding, A.; Olsen, L. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 3443.(56) Moller, A. C.; Lunding, A.; Olsen, L. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 3443.

    63. [63]

      (57) Taraban, M. B.; Leshina, T. V.; Anderson, M. A.; Grissom, C. B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5768.  (57) Taraban, M. B.; Leshina, T. V.; Anderson, M. A.; Grissom, C. B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5768.  

    64. [64]

      (58) McDonald, T. J.; Svedruzic, D.; Kim, Y. H.; Blackburn, J. L.; Zhang, S. B.; King, P.W.; Heben, M. J. Nano Lett. 2007, 7, 3528.  (58) McDonald, T. J.; Svedruzic, D.; Kim, Y. H.; Blackburn, J. L.; Zhang, S. B.; King, P.W.; Heben, M. J. Nano Lett. 2007, 7, 3528.  

    65. [65]

      (59) Veitch, N. C.; Smith A. T. Adv. Inorg. Chem. 2001, 51, 107.(59) Veitch, N. C.; Smith A. T. Adv. Inorg. Chem. 2001, 51, 107.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1465
  • 文章访问数:  3895
  • HTML全文浏览量:  94
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-04-10
  • 网络出版日期:  2011-08-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章