介孔二氧化硅磁性复合微球的制备及漆酶固定化

发布时间：2017-03-17 13:07

  本文关键词：介孔二氧化硅磁性复合微球的制备及漆酶固定化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：介孔二氧化硅磁性复合材料显著地特点是具有可调的孔径，较高的比表面积，较大的孔体积以及较好的磁响应性能，，是一种优异的生物酶固定化载体，有利于复合载体材料的分离回收。漆酶是一种多酚氧化酶，在药物的靶向输送和污水处理等领域具有重要的应用前景。以介孔二氧化硅磁性复合材料为载体固定化漆酶，可以通过磁场实现固定化漆酶的分离回收及重复利用。 本文分别以β-FeOOH/SiO_2微球与β-FeOOH空心微球为内核，CTAB为模板剂，TEOS为硅源，经水解缩聚反应，并在空气中焙烧（500℃，5h）去除模板、还原气氛（4%H2，96%Ar，350℃，2h/400℃，4h）条件下焙烧得到介孔SiO_2磁性复合微球。以介孔SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2磁性复合微球与介孔SiO_2/Fe_3O_4磁性中空微球为载体材料，采用物理吸附法对漆酶进行固定。分析了反应体系的pH、温度、铁源与硅源的浓度对样品微观形貌的影响，考察了介孔二氧化硅磁性材料的微观结构对固定化漆酶的吸附行为的影响，以及pH、温度对固定化漆酶活性和稳定性的影响。 实验结果表明，以β-FeOOH中空微球为核心，TEOS的浓度为0.053mol/L，CTAB的浓度为0.049mol/L时，得到的介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球的介孔SiO_2包覆层厚度约为50nm，包覆效果最好，平均孔径为4.3nm。当漆酶分子进入到介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球的介孔孔道后，比表面积与孔体积由原来的772.79m~2/g和0.83cm~3/g分别减小为390.15m~2/g和0.66cm~3/g。介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球对漆酶的最佳固定时间为3h，对漆酶的固定量为280.7mg/g，介孔SiO_2中空微球中单位质量介孔SiO_2对漆酶的有效固定量高达689.24mg/g，吸附速率常数k_2=0.00342g/(mg·h)，其固定量与吸附速率较纯介孔材料MCM-41都有很大程度的提高。游离漆酶在50℃，pH=4时的活性最大，介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球的活性在50℃，pH=4.5时达到最大。固定化漆酶的热稳定性和pH稳定性都明显高于游离漆酶。随着反应体系温度的升高，当温度小于60℃时，固定于介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球中的漆酶仍保留65%以上的剩余活性。在pH=3～7的范围内，介孔SiO_2/Fe_3O_4中空微球固定化漆酶的剩余活性仍在75%以上。漆酶经固定化后，它的米氏常数（K_m=1.046mmol/L）与游离漆酶相比明显增大，固定化漆酶与底物的亲和力下降。当2,4-二氯苯酚的浓度为10mg/L时，固定漆酶对2,4二氯苯酚的去除率在6h时达到81.64%，固定漆酶具有很好的催化活性。
【关键词】：介孔二氧化硅 复合微球 磁性 漆酶 固定化
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O613.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 介孔材料简介10-14
• 1.2.1 介孔材料的分类10-11
• 1.2.2 硅基介孔材料的优异性11-12
• 1.2.3 硅基介孔材料的合成特征12-13
• 1.2.4 硅基介孔材料的生成机理13-14
• 1.3 纳米介孔磁性核壳结构材料简介14-17
• 1.3.1 纳米磁性材料15
• 1.3.2 磁性纳米颗粒的介孔二氧化硅包覆15-17
• 1.4 固定化酶17-22
• 1.4.1 酶固定化方法17-19
• 1.4.2 固定化酶的制备原则19
• 1.4.3 固定化酶的性质19-20
• 1.4.4 介孔材料载体性能对酶固定的影响20-22
• 1.4.5 介孔材料载体固定化酶的优越性22
• 1.5 论文研究意义及内容22-24
• 第2章 实验方法及表征手段24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 介孔磁性复合微球的制备方法25-26
• 2.2.1 近单分散 SiO_2微球的制备25
• 2.2.2 β-FeOOH/SiO_2复合微球与β-FeOOH 空心微球的制备25
• 2.2.3 介孔磁性复合微球的制备25
• 2.2.4 介孔复合材料的表征25-26
• 2.3 介孔复合材料载体对漆酶的固定化26-29
• 2.3.1 固定化漆酶的制备26
• 2.3.2 紫外可见分光光度计原理26-27
• 2.3.3 漆酶的标准曲线27
• 2.3.4 漆酶固定量的测定27-28
• 2.3.5 固定化漆酶的吸附动力学28-29
• 2.4 游离漆酶与固定化漆酶活力的测定29-31
• 2.4.1 漆酶活力的测定原理29
• 2.4.2 ABTS 的标准曲线29-30
• 2.4.3 游离漆酶活性的测定30
• 2.4.4 固定化漆酶活性的测定30-31
• 2.5 温度对游离漆酶与固定化漆酶性质的影响31
• 2.5.1 游离漆酶与固定化漆酶的最适反应温度31
• 2.5.2 游离漆酶与固定化漆酶的热稳定性31
• 2.6 pH 对游离漆酶与固定化漆酶性质的影响31-32
• 2.6.1 游离漆酶与固定化漆酶的最适 pH32
• 2.6.2 游离漆酶与固定化漆酶的 pH 稳定性32
• 2.7 漆酶的米氏常数测定32-34
• 第3章 介孔二氧化硅磁性复合微球的制备与表征34-50
• 3.1 引言34-36
• 3.2 实验36-37
• 3.2.1 实验试剂与实验仪器36
• 3.2.2 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2磁性复合微球的制备36-37
• 3.2.3 介孔 SiO_2/Fe_3O_4磁性中空微球的制备37
• 3.3 介孔复合微球的微观结构表征37-42
• 3.3.1 pH 对β-FeOOH/SiO_2复合微球微观结构的影响37-38
• 3.3.2 温度对β-FeOOH/SiO_2复合微球微观结构的影响38-39
• 3.3.3 铁源的量对β-FeOOH/SiO_2复合微球微观结构的影响39-40
• 3.3.4 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球的微观结构40-41
• 3.3.5 介孔 SiO_2/Fe_3O_4中空微球的微观结构41-42
• 3.4 介孔复合微球的晶型表征42-43
• 3.4.1 介孔复合微球的 Fe_3O_4晶型42-43
• 3.4.2 介孔复合微球的γ-Fe_2O_3晶型43
• 3.5 介孔复合微球的磁性能表征43-46
• 3.5.1 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球的磁性能表征43-44
• 3.5.2 介孔 SiO_2/Fe_3O_4中空微球的磁性能表征44-45
• 3.5.3 介孔 SiO_2/γ-Fe_2O_3中空微球的磁性能表征45-46
• 3.6 介孔复合微球的 N_2吸附-脱附表征46-48
• 3.6.1 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球的 N_2吸附-脱附表征46-47
• 3.6.2 介孔 SiO_2/Fe_3O_4中空微球的 N_2吸附-脱附表征47-48
• 3.7 本章小结48-50
• 第4章 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球对漆酶的固定化50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 实验50-51
• 4.2.1 实验试剂与仪器设备50-51
• 4.2.2 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球固定化漆酶51
• 4.3 结果与讨论51-61
• 4.3.1 介孔 SiO_2/Fe_3O_4/SiO_2复合微球固定化漆酶的 N_2吸附-脱附分析51-53
• 4.3.2 固定化漆酶吸附动力学53-55
• 4.3.3 固定化漆酶的最适反应温度55-56
• 4.3.4 固定化漆酶反应的最适 pH56-57
• 4.3.5 固定化漆酶的热稳定性57-58
• 4.3.6 固定化漆酶的 pH 稳定性58-59
• 4.3.7 固定化漆酶的米氏常数59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 介孔 SiO_2/Fe_3O_4中空微球对漆酶的固定化62-76
• 5.1 引言62-63
• 5.2 实验63
• 5.2.1 实验试剂与仪器设备63
• 5.2.2 介孔 SiO_2/Fe_3O_4磁性中空微球固定化漆酶63
• 5.3 结果与讨论63-74
• 5.3.1 介孔 SiO_2/Fe_3O_4磁性中空微球固定化漆酶氮气吸附-脱附分析63-65
• 5.3.2 固定化漆酶吸附动力学65-67
• 5.3.3 固定化漆酶的最适反应温度67-68
• 5.3.4 固定化漆酶反应的最适 pH68-69
• 5.3.5 固定化漆酶的热稳定性69-70
• 5.3.6 固定化漆酶的 pH 稳定性70-71
• 5.3.7 固定化漆酶的米氏常数71-72
• 5.3.8 固定化漆酶对 2,4 二氯苯酚的降解72-74
• 5.4 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文84-86
• 致谢86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庞雪蕾,唐芳琼;利用廉价硅酸盐为硅源合成介孔SiO_2球[J];化学通报;2005年02期

2 ;中科院上海硅酸盐所在介孔二氧化硅纳米材料的生物相容性基础研究和医学应用研究中取得系列重要进展[J];中国材料进展;2011年01期

3 张书政,龚克成;杂化介孔二氧化硅合成中甲醇产物对结构规整度的影响(英文)[J];合成橡胶工业;2005年04期

4 ;一种介孔二氧化硅膜的制备及抗生素制药废水的处理方法[J];化工环保;2008年03期

5 冯乙巳,张立德;介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展[J];功能材料;2003年06期

6 陈敏,游波,周树学,武利民;草莓型SiO_2/PMMA纳米复合微球的制备[J];高等学校化学学报;2005年07期

7 李苑,杨骏,唐渝,张渊明,白亮,相宏伟,李永旺;介孔分子筛MSU-1的合成[J];化学研究与应用;2003年05期

8 丁素丽,朱以华,杨晓玲;以明胶为模板制备复合空腔微球[J];无机材料学报;2004年05期

9 李煜;王朝阳;陈云华;童真;;Pickering乳液聚合制备核-壳结构PS-SiO_2复合微球[J];功能高分子学报;2009年02期

10 张书政;刘静静;李勇;龚克成;曾幸荣;;杂化介孔二氧化硅陈化过程中结构的演变及其SAXS表征[J];合成材料老化与应用;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 常柏松;刘聪颖;闻昊;唐红艳;焦云峰;杨武利;;含介孔结构的多重响应复合微球的制备及载药研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

2 施剑林;何前军;陈雨;陈航榕;;介孔二氧化硅纳米球形颗粒制备、生物相容性与药物输运[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

3 张和鹏;张宝亮;张秋禹;范新龙;厉向杰;;内部结构不对称磁性复合微球的制备及其影响因素探究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

4 汤兑海;霍启升;;共沉淀合成介孔二氧化硅纳米粒子作为药物缓释载体[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

5 夏晓东;黄昊文;曾云龙;易平贵;;纳米银封堵介孔二氧化硅孔道过氧化氢调控分子输送释放[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第6分册）[C];2010年

6 亢海刚;朱以华;杨晓玲;李春忠;;超高表面特性纳米介孔二氧化硅纤维的静电纺丝制备[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集（上）[C];2008年

7 刘湘梅;刘淑娟;赵强;黄维;;高选择性检测Hcy/Cys的磷光纳米探针的制备以及细胞成像[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

8 艾凡荣;姚爱华;黄文e

本文编号：252938