SnO2-x/ MoO3-y制备及其拟过氧化物酶活性研究

曹敏，陈辉，徐孝文

（苏州科技大学化学生物与材料工程学院，江苏苏州215009）

SnO2-x/ MoO3-y制备及其拟过氧化物酶活性研究

曹敏，陈辉，徐孝文*

（苏州科技大学化学生物与材料工程学院，江苏苏州215009）

以（NH4）6Mo7O24·4H2O和SnCl2·2H2O为原料，采用异质絮凝法制备了核壳型SnO2-x/MoO3-y。用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）及X射线光电子能谱仪（XPS）对复合物进行了表征，并在H2O2存在下，以3，3′，5，5′-四甲基联苯胺（TMB）为过氧化物酶底物，考察了其拟过氧化物酶活性。

拟过氧化物酶活性；SnO2-x/MoO3-y；TMB；H2O2

天然酶具有高效性和高选择性，在温和的反应条件下，可以催化各种化学反应，但天然酶制备成本高、纯化过程中容易变性等限制了其实际应用[1-3]。纳米材料，特别是金属氧化物纳米颗粒，如CeO2和Co3O4纳米粒子[4-5]，作为模拟酶当前受到广泛的关注，这主要是因为纳米材料具有相对低的价格，并且具有一些突出特性，如高稳定性、易得和可调节过氧化物酶样活性等[6]。

在金属氧化物纳米颗粒中，二氧化锡（SnO2）和三氧化钼（MoO3）是两种常用的材料。SnO2具有稳定性好、非毒性和成本低等特点，在许多领域得到了广泛应用，如气体传感器、催化和锂离子电池电极[7-9]。MoO3是一种环保材料，在催化剂、电池、气体传感器[10-12]等领域广泛使用。为了满足不同应用的需求，某些金属氧化物与SnO2的复合材料也有报道，例如，Co2O3、Cr2O3和Ta2O5[13-15]等。

笔者首次报道采用异质絮凝法制备核壳型SnO2-x/MoO3-y纳米复合物，该材料具有拟过氧化物酶活性。

1 实验部分

1.1 试剂

SnCl2·2H2O（分析纯，上海试四赫维化工有限公司）；（NH4）6Mo7O24·4H2O（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；浓盐酸（分析纯，太仓市周氏化学有限公司）；氢氧化钠（分析纯，中国上海试剂总厂）；TMB（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；H2O2（分析纯，上海联试化工试剂有限公司）；冰乙酸（分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司）；乙酸钠（分析纯，连云港通源化工有限公司）。

1.2 制备

称取4.512 6 g SnCl2·2H2O于烧杯中，加入20 mL蒸馏水和10 mL浓盐酸，在搅拌下加热溶解。然后称取3.531 2 g（NH4）6Mo7O24·4H2O，溶于适量蒸馏水中，再将其滴加到SnCl2溶液中，待混合均匀后，缓慢滴加2 mol·L-1的NaOH溶液，调节溶液pH值为3，继续搅拌3 h，得到暗黄色悬浊液。将反应液过滤洗涤3次（除去Na+、Cl-和NH4+），100℃条件下干燥2 h得到前驱物，然后将前驱物在450℃下焙烧3 h得到核壳结构SnO2-x/MoO3-y纳米复合材料。

1.3 表征

样品晶体结构采用Bruker D8型X射线衍射仪测定。测试条件：Cu Kα射线源，角度扫描范围5～70°，扫描速度4°·min-1，扫描步长0.02°。产物的微结构由FEITecnai G2 F20 S-Twin型透射电子显微镜（加速电压200 kV）观察。样品表面化学成分分析通过在Kratos Axis Ultra DLD型射线光电子能谱仪上完成，激发光源为非单色铝X射线（hν＝1 486.6 eV）。T6新世纪紫外可见分光光度计来表征纳米复合物的过氧化物酶活性。

1.4 活性测试

当SnO2-x/MoO3-y纳米复合物加入到pH值为3.6的过氧化氢和TMB的混合溶液中时，混合溶液逐渐变成蓝色，这表明纳米复合物具有拟过氧化物酶的活性。TMB氧化产物的最大吸收波长是652 nm，在此处的吸收强度用来评价纳米复合物的过氧化物活性。具体测试过程如下：

（1）配置乙酸盐缓冲溶液（pH值为3.6）：称取6.1 g乙酸钠于250 mL容量瓶中，加入20 mL冰乙酸溶解，然后加蒸馏水定容至250 mL。（2）配置TMB溶液：称取0.012 g TMB溶于10 mL的二甲亚砜中。（3）室温下，将1 mg的纳米复合物、49.5 mL的醋酸盐缓冲溶液及0.5 mL的TMB溶液放入到50 mL密闭的玻璃小瓶中，再加入一定量的H2O2，在回旋式振荡器上震荡反应，待反应一定时间后，将反应液转入洁净的离心管中，放入离心机4 000 r·min-1离心0.5 h，取上层清液用T6新世纪紫外分光光度计测得在625 nm处的吸光度，来评价其拟过氧化物酶活性以及pH值和H2O2浓度对其活性的影响。

2 结果与讨论

2.1 XRD分析

图1为SnO2-x/MoO3-y纳米复合物的XRD谱图。由图1可以看出：复合物的XRD衍射谱中所有衍射峰均与金红石结构SnO2（PDF#41-1445）所有衍射峰的位置对应，在衍射角26.6°、33.9°、37.9°及51.8°处的特征峰分别对应（110）、（101）、（200）及（211）晶面。除了SnO2的衍射峰外，没有出现MoO3（PDF#05-0508）的衍射峰，表明复合物中的MoO3为非晶态。

2.2 TEM分析

图2为SnO2-x/MoO3-y纳米复合物的透射电镜图。由图2（A）可知复合物为大量的纳米颗粒堆积在一起而形成的复合物团聚体。图2（B）为复合物的HRTEM图，从图中可以看出复合物有明显的核壳结构，SnO2-x被MoO3-y所包裹。显示的晶面间距为0.34 nm，与金红石结构SnO2的（110）晶面间距相吻合，纳米颗粒大小约为8 nm。纳米晶的晶格条纹清晰，表明SnO2纳米颗粒的结晶性好，非晶态三氧化钼覆盖在SnO2纳米颗粒上，形成核壳结构。

图1 纳米复合物的XRD图谱

图2 SnO2-x/MoO3-y的（A）TEM图和（B）HRTEM

2.3 XPS分析

为了探究SnO2-x/MoO3-y复合物中Sn和Mo的价态，用XPS进行表征。图3为SnO2-x/MoO3-y纳米复合物的XPS图。由全谱图可以看出，复合物中含有Sn、O和Mo三种元素，C元素由于样品的基底是碳，笔者以各峰

的积分面积来定量计算各元素间的百分比，得出Sn、O和Mo三种元素的总含量在99.9%以上，说明复合物中不含有其他杂质。

图4为SnO2-x/MoO3-y复合物中Sn3d和Mo3d的高分辨XPS图谱。由图4（a）可以看出，复合物中Sn4+的3d5/2和3d3/2结合能分别为487.1 eV和495.8 eV，与标准值487 eV、495.4 eV吻合[16]，而位于485.9 eV和495.1 eV可以确定是Sn2+的3d5/2和3d3/2结合能[17]，这是由于Sn2+比Sn4+多两个负电荷，从而减小了Sn-O-Sn的结合能，所以复合物中含有Sn4+和Sn2+，Sn2+占总Sn量的36.9%。从图4（b）可知，复合物中Mo6+的3d5/2和3d3/2结合能分别为232.9 eV和235.9 eV，与标准值232.7 eV、235.9 eV吻合，而位于231.5 eV和234.3 eV可以确定是Mo5+的3d5/2和3d3/2结合能[18]，所以复合物中含有Mo6+和Mo5+，Mo5+占总Mo量的34.7%。

图3 SnO2-x/MoO3-y的XPS总图谱

图4 SnO2-x/MoO3-y纳米复合物的Sn3d（a）和Mo3d（b）高分辨XPS图谱

2.4 过氧化物酶活性研究

过氧化物酶活性研究详见图5。

图5 拟过氧化氢酶活性

图5（A）显示了室温下，TMB（50 μM）在10 mM过氧化氢和20 mg·L-1SnO2-x/MoO3-y作用下，在652 nm处吸光度随时间的变化，可以看出，吸光度逐渐增强，大约经过50 min达到最强。这是由于一些Sn4+和Mo6+被Sn2+和Mo5+取代，产生大量的自由电子[19]，H2O2通过与自由电子结合，被有效地分解成·OH，而·OH将TMB氧化成蓝色产物oxTMB[20]。过氧化氢浓度对复合物拟过氧化物酶活性的影响也进行了研究，如图5（B）所示，在一定范围内，吸光度随着过氧化氢浓度的增加而增强，当H2O2浓度增大到150 mM时，吸光度达到了最大值，对应的相对活性就是100%，如果继续增大H2O2浓度（＞150 mM），吸光度会保持不变。在此基础上，笔者开发了一个简单的方法来检测过氧化氢含量。图5（C）是在SnO2-x/MoO3-y作用下，TMB在652 nm处吸光度随着H2O2浓度（10～100 μM）的变化关系，H2O2浓度的检测限为4 μM。SnO2-x/MoO3-y拟过氧化物酶活性随溶液的pH值的变化，如图5（D）所示，结果表明pH值对复合物的拟过氧化物酶活性有很大的影响，并且最适pH值为4。

3 结语

报道了核壳型SnO2-x/MoO3-y纳米复合物制备和其拟过氧化物酶样的活性，在纳米复合物中Sn以Sn4+和Sn2+存在，而Mo以Mo6+和Mo5+存在，并且SnO2结晶性能好，MoO3以非晶态包裹在外面，粒子尺寸约为8 nm。纳米复合物的拟过氧化物酶活性随着H2O2浓度的增加而增强，H2O2浓度的检测限为4 μM；当溶液的pH值为4时，纳米复合物拟过氧化物酶活性最好。

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Preparation and peroxidase-like activity of SnO2-x/MoO3-ynanocomposites

CAO Min，CHEN Hui，XU Xiaowen
（School of Chemistry，Biology and Material Engineering，SUST，Suzhou 215009，China）

SnO2-x/MoO3-ynanocomposites were prepared by using SnCl2·2H2O and（NH4）6Mo7O24·4H2O as raw materials via heterogeneous flocculation method.The products were characterized by XRD and TEM.Its peroxidase-like activity was investigated by catalyzing the reaction of peroxidase substrate 3，3′，5，5′-tetramethylbenzidine（TMB）in the presence of H2O2.

peroxidase-like activity；SnO2-x/MoO3-y；TMB；H2O2

TB331

A

1672－0687（2016）04－0039－05

责任编辑：李文杰

2016－03－10

住房与城乡建设部科学技术项目（2010-K6-5）；苏州科技学院科研基金资助项目（XKZ201410）

曹敏（1989-），女，安徽明光人，硕士研究生，研究方向：精细化学品的绿色合成工艺。

*通信联系人：徐孝文（1965-），男，教授，博士，硕士生导师，E-mail:xwxu@mail.usts.edu.cn。