本文關(guān)鍵詞：新型納米模擬酶的設(shè)計(jì)合成及應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 納米材料 模擬酶 金屬-有機(jī)框架 比色傳感 水體污染

【摘要】：酶在適宜的條件下能夠進(jìn)行高效率、高特異性和專(zhuān)一性的多種類(lèi)催化反應(yīng),其在傳感、農(nóng)藥生產(chǎn)、制藥工程以及食品工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。但是,天然酶在實(shí)際的商用中仍受自身穩(wěn)定性(變性及水解)、環(huán)境因素、制備純化以及回收困難等固有的缺點(diǎn)所制約。在過(guò)去的幾十年時(shí)間里,擁有價(jià)格低廉、易于存儲(chǔ)及活性可調(diào)等眾多優(yōu)點(diǎn)的模擬酶?jìng)涫苎芯空叩那嗖A,其相對(duì)于天然酶有著明顯的優(yōu)勢(shì),能夠有效改善天然酶大部分不足。近來(lái)系列出色的研究工作都推動(dòng)了模擬酶的發(fā)展,然而,已有的模擬酶材料仍然存在一些不足,比如納米模擬酶材料自身容易團(tuán)聚降低催化活性及材料的合成修飾分離步驟繁瑣等。因此,發(fā)展更多新型具有卓越催化性能的穩(wěn)定納米模擬酶仍是有意義的研究?jī)?nèi)容。在本論文,我們合成了系列過(guò)氧化物(或氧化)納米模擬酶并研究了其相關(guān)性質(zhì)及應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：1.利用原位部分氧化策略首次合成了混合價(jià)態(tài)Ce-MOF(Ce3+/Ce4+)f記為MVCM),發(fā)現(xiàn)并詳細(xì)的研究了MVCM所具有的氧化模擬酶催化活性。研究結(jié)果顯示MVCM的氧化模擬酶活性主要來(lái)源于Ce3+/Ce4+的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)換,活性的強(qiáng)弱與Ce3+/Ce4+的比值存在著一定關(guān)系,對(duì)底物TMB的Km值為0.37μM,催化能力優(yōu)于同類(lèi)型氧化模擬酶�；贛VCM的氧化模擬酶特性建立了血樣中巰基化合物的比色傳感平臺(tái)。2.通過(guò)溶劑熱法制備了磁性核-殼納米花材料Fe3O4@MnO2,展示了其固有的氧化納米模擬酶特性,發(fā)現(xiàn)Fe3O4@MnO2在無(wú)需額外添加氧化劑條件下對(duì)酚/4-氨基氨替吡啉體系具有著催化顯色作用。基于這一發(fā)現(xiàn)構(gòu)建了酚的比色檢測(cè)平臺(tái)。對(duì)苯酚的檢測(cè)線(xiàn)性范圍在1.0-120 pM之間(R2=0.9962),檢出限為0.15 μM,實(shí)際污水樣品的加標(biāo)回收率在96.0-101.5%之間。此外,得益于良好的磁分離特性氧化模擬酶Fe3O4@MnO2能夠?qū)崿F(xiàn)再生多次利用。3.以銅基金屬-有機(jī)框架(HKUST-1)為前驅(qū)體,通過(guò)簡(jiǎn)單的濕法處理合成了具有過(guò)氧化物納米模擬酶催化性質(zhì)的硫化銅(PCuS),其對(duì)底物TMB和H202的Km值分別為29和1 50μM。發(fā)現(xiàn)汞離子能夠吸附在PCuS表面原位轉(zhuǎn)化為硫化汞導(dǎo)致PCuS的催化活性中心被屏蔽,從而導(dǎo)致PCuS的過(guò)氧化物酶催化活性降低這一現(xiàn)象。以此現(xiàn)象為基礎(chǔ)構(gòu)建了汞離子的比色檢測(cè)平臺(tái),并研究了PCuS對(duì)汞離子的吸附去除作用,結(jié)果顯示PCuS對(duì)汞離子具有良好的吸附去除能力(2105 mgg-1)。4.通過(guò)原位生長(zhǎng)法將普魯士藍(lán)納米粒子包埋于金屬-有機(jī)框架MIL-101(Cr)中合成了MIL-101(Cr)@PB,并對(duì)其晶型結(jié)構(gòu)、形貌變化、熱穩(wěn)定性以及孔隙率等材料信息進(jìn)行了充分表征探討。研究了極端催化條件下MIL-101(Cr)@PB過(guò)氧化物酶催化活性的變化,并利用MIL-101(Cr)@PB作為過(guò)氧化物納米模擬酶構(gòu)建了黃嘌呤氧化酶抑制劑篩選比色平臺(tái)。5.以淀粉和氯化鐵為前驅(qū)體通過(guò)微波輔助高溫等離子熱法合成了表面具有氨基和羧基等功能化的磁性γ-Fe2O3/C粒子。然后通過(guò)液相外延法在γ-Fe2O3/C表面免修飾直接生長(zhǎng)HKUST-1得到γ-Fe2O3/C@ HKUST-1復(fù)合材料,并通過(guò)XRD, SEM, TEM, XPS以及BET等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的表征測(cè)試,發(fā)現(xiàn)γ-Fe2O3/C@ HKUST-1具有高達(dá)993.4 m2g-1的比表面積及12.6 emu g-1的飽和磁化率。以亞甲基藍(lán)和六價(jià)鉻為模型污染物研究了γ-Fe2O3/C@ HKUST-1對(duì)有機(jī)污染物和金屬污染物的吸附去除能力,結(jié)果顯示其對(duì)亞甲基藍(lán)和六價(jià)鉻的飽和吸附量分別為370.2和101.4 mg g-1。此外,以γ-Fe2O3/C@ HKUST-1作為過(guò)氧化物納米模擬酶研究發(fā)現(xiàn)其在過(guò)氧化氫存在下對(duì)有機(jī)污染物能夠?qū)崿F(xiàn)高效快速降解。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 模擬酶 金屬-有機(jī)框架 比色傳感 水體污染
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O629.8
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 引言11
• 1.2 過(guò)氧化物納米模擬酶11-19
• 1.2.1 金屬氧化物類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶12-14
• 1.2.2 金屬硫化物類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶14-15
• 1.2.3 貴金屬粒子類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶15-16
• 1.2.4 碳基材料類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶16-17
• 1.2.5 金屬-有機(jī)骨架類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶17-18
• 1.2.6 其他材料類(lèi)型過(guò)氧化物納米模擬酶18-19
• 1.3 氧化納米模擬酶19-20
• 1.4 過(guò)氧化物納米模擬酶及氧化納米模擬酶活性影響因素20
• 1.5 過(guò)氧化物納米模擬酶及氧化納米模擬酶的應(yīng)用20
• 1.6 總結(jié)展望20-21
• 1.7 論文的選擇依據(jù)、意義及研究?jī)?nèi)容21-23
• 參考文獻(xiàn)23-33
• 第二章 混合價(jià)態(tài)Ce-MOF(Ce~(3+)/Ce~(4+))氧化模擬酶的合成33-47
• 2.1 引言33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 2.2.1 材料和試劑33
• 2.2.2 Ce-MOF材料的合成33-34
• 2.2.3 混合價(jià)態(tài)Ce-MOF材料(MVCM)的合成34
• 2.2.4 合成材料的表征測(cè)試34
• 2.2.5 MVCM氧化酶活性測(cè)試34
• 2.2.6 巰基化合物測(cè)定34
• 2.3 結(jié)果與討論34-44
• 2.3.1 材料的表征測(cè)試34-38
• 2.3.2 MVCM氧化酶活性實(shí)驗(yàn)38-42
• 2.3.3 巰基化合物的檢測(cè)42-44
• 2.4 結(jié)論44-45
• 參考文獻(xiàn)45-47
• 第三章 磁性核-殼Fe_3O_4@MnO_2納米花氧化模擬酶的合成及其在酚比色檢測(cè)中的應(yīng)用研究47-61
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 3.2.1 材料和試劑48
• 3.2.2 Fe_3O_4磁性納米粒子的制備48
• 3.2.3 核-殼Fe_3O_4@MnO_2磁性納米花的制各48
• 3.2.4 Fe_3O_4@MnO_2磁性納米花材料表征測(cè)試48-49
• 3.2.5 酚的檢測(cè)49
• 3.2.6 方法檢出限的計(jì)算49
• 3.3 結(jié)果與討論49-56
• 3.3.1 Fe_3O_4@MnO_2磁性納米花表征49-50
• 3.3.2 Fe_3O_4@MnO_2催化苯酚的顯色反應(yīng)及機(jī)理探測(cè)50-53
• 3.3.3 苯酚檢測(cè)條件的優(yōu)化53
• 3.3.4 方法驗(yàn)證53-54
• 3.3.5 共存物質(zhì)的干擾54
• 3.3.6 實(shí)際水樣中酚含量的檢測(cè)54
• 3.3.7 催化劑Fe_3O_4@MnO_2的回收再生利用54-56
• 3.4 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 第四章 HKUS-1衍生合成CuS過(guò)氧化物模擬酶及其在汞離子吸附和比色檢測(cè)中的應(yīng)用61-78
• 4.1 引言61-62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分62-63
• 4.2.1 材料和試劑62
• 4.2.2 HKUST-1材料的合成62
• 4.2.3 PCuS材料的合成62
• 4.2.4 合成材料的表征測(cè)試62-63
• 4.2.5 PCuS材料類(lèi)過(guò)氧化物酶活性測(cè)試63
• 4.2.6 Hg~(2+)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)63
• 4.2.7 Hg~(2+)的吸附實(shí)驗(yàn)63
• 4.3 結(jié)果與討論63-74
• 4.3.1 合成材料表征63-67
• 4.3.2 PCuS材料類(lèi)過(guò)氧化物酶活性67-68
• 4.3.3 Hg~(2+)的比色傳感測(cè)試68-71
• 4.3.4 Hg~(2+)+的吸附去除71-74
• 4.4 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 第五章 原位界面自組裝制備MIL-101(Cr)@PB過(guò)氧化物模擬酶及其在酶抑制劑篩選中的應(yīng)用78-100
• 5.1 引言78-79
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分79-81
• 5.2.1 材料和試劑79
• 5.2.2 MIL-101(Cr)的合成及純化79
• 5.2.3 MIL-101(Cr)@PB的合成79
• 5.2.4 MIL-101(Cr)@PB中PB含量的測(cè)定79-80
• 5.2.5 合成材料的表征測(cè)試80
• 5.2.6 類(lèi)過(guò)氧化物酶活性測(cè)試80
• 5.2.7 墊狀卷柏萃取液制備80
• 5.2.8 黃嘌呤氧化酶抑制劑篩選實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.3 結(jié)果與討論81-94
• 5.3.1 材料的表征測(cè)試81-85
• 5.3.2 MIL-101(Cr)@PB類(lèi)過(guò)氧化物酶活性實(shí)驗(yàn)85-89
• 5.3.3 不同條件下MIL-101(cr)@PB與PB過(guò)氧化物酶催化活性比較89-92
• 5.3.4 MIL-101(Cr)@PB在黃嘌呤氧化酶抑制劑篩選中的應(yīng)用92-94
• 5.4 結(jié)論94-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 第六章 磁性多孔γ-Fe_2O3/C@HKUST-1的合成及其在水體中有機(jī)染料和重金屬去除中的應(yīng)用研究100-123
• 6.1 引言100-101
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分101-103
• 6.2.1 材料和試劑101
• 6.2.2 磁性多孔γ-Fe_2O_3/C材料的合成101-102
• 6.2.3 磁性多孔γ-Fe_2O_3/C@HKUST-1材料的合成102
• 6.2.4 純粹HKUST-1材料的合成102
• 6.2.5 磁性多孔γ-Fe_2O_3/C@HKUS-1材料的表征測(cè)試102
• 6.2.6 有機(jī)染料和重金屬離廠吸附試驗(yàn)102-103
• 6.2.7 γ-Fe_2O_3/C@HKUS-1作為過(guò)氧化物模擬酶對(duì)有機(jī)染料芬頓降解試驗(yàn)103
• 6.3 結(jié)果與討論103-118
• 6.3.1 γ-Fe_2O_3/C@HKUS-1的合成和表征103-110
• 6.3.2 MB和Cr(Ⅵ)的吸附實(shí)驗(yàn)110-116
• 6.3.2.1 吸附動(dòng)力學(xué)110-112
• 6.3.2.2 吸附等溫線(xiàn)112-113
• 6.3.2.3 吸附熱力學(xué)113-114
• 6.3.2.4 pH對(duì)Cr(Ⅵ)吸附的影響114-116
• 6.3.2.5 γ-Fe_2O_3/C@HKUS-1的再生與重復(fù)利用116
• 6.3.3 γ-Fe_2O_3/C@HKUS-1作為過(guò)氧化物模擬酶對(duì)有機(jī)染料芬頓降解116-118
• 6.4 結(jié)論118-119
• 參考文獻(xiàn)119-123
• 碩士期間已發(fā)表的論文123-124
• 致謝124-125

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉有芹,顏蕓,沈含熙;模擬酶的研究與發(fā)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2005年06期

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4 宋t$,梁宏;利用環(huán)糊精為基礎(chǔ)的模擬酶的模型研究[J];廣西化工;2001年03期

5 張琳;謝建英;;金屬模擬酶銅(Ⅱ)配合物對(duì)肌紅蛋白水解反應(yīng)的影響[J];化學(xué)研究;2010年03期

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本文編號(hào)：1002808