本文關(guān)鍵詞：介孔金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料固定化漆酶及應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 固定化酶 漆酶 金屬有機(jī)骨架 石墨烯氣凝膠 對(duì)苯二酚

【摘要】：漆酶(EC1.10.3.2,6.5nm×5.5nm×4.5nm)是一種含500個(gè)氨基酸的苯二酚還原酶。其分子量為64-140kDA,不同種類的漆酶分子量不同,在自然界中分布較廣,很多菌類和植物都可以產(chǎn)生漆酶。由于漆酶對(duì)環(huán)境很敏感,其穩(wěn)定性和重復(fù)使用性都較差,而固定化酶技術(shù)被認(rèn)為是提高酶的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性的好方法。本文合成了兩種帶有羧酸基團(tuán)的金屬有機(jī)骨架(MOFs, Metal-organic-frameworks)介孔材料Cu-MOF和Zr-MOF,用物理吸附方法固定化酶；并制備了石墨烯氣凝膠-介孔Zr-MOF的復(fù)合材料來(lái)固定化漆酶,用于水中對(duì)苯二酚的處理。主要研究結(jié)果如下：1)制作出不同模板劑與螯合劑配比的Cu-MOF材料,其Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面積為365.6-1153.8m2/g,孔徑為15.2-20.7nm,可以耐350℃C的高溫。固定化漆酶時(shí),漆酶濃度在5mg/mL,吸附1h的條件下為最佳,吸附量可達(dá)502.29+5.84mg/g,活力回收率為95.18+0.29%。固定化漆酶的最適反應(yīng)pH為4.0,最適反應(yīng)溫度為50℃,其對(duì)溫度和pH的適應(yīng)能力都要強(qiáng)于游離酶。根據(jù)Linewaever-Burk圖得到的Km為0.157mmol/L,低于游離酶的0.290 mmol/L,證明固定化酶對(duì)底物的親和力比游離酶強(qiáng)；固定化酶重復(fù)使用7次后保留初始活力的50%,重復(fù)使用10次后酶活力只有初始值的6%,說(shuō)明穩(wěn)定性還需加強(qiáng)。2)為提高Cu-MOF的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性,采用類似方法制備了Zr-MOF。 Zr-MOF的BET比表面積為453.8m2/g,孔徑為3.5nm和7nm,可以耐450℃C的高溫。固定化漆酶時(shí),漆酶吸附濃度在5mg/mL,吸附1h的條件下為最佳,吸附量為221.83+8.74mg/g,活性回收率為95.90±0.28%。固定化漆酶的最適pH為4.0,最適溫度為40℃C,展現(xiàn)了更好的pH和溫度的適用范圍。Zr-MOF固定化酶的Km為0.166mmol/L,與Cu-MOF相似；固定化酶重復(fù)使用10次后,還能保持50%的初始活力,在水相中儲(chǔ)存3周后還保留55.4%的初始活力,說(shuō)明其穩(wěn)定性較好。3)為提高操作便捷性,制作了一種石墨烯氣凝膠-Zr-MOF的薄膜復(fù)合材料,并將漆酶固定其上,然后裝于固相萃取裝置中,用來(lái)去除水中的對(duì)苯二酚。這種復(fù)合材料繼承了Zr-MOF的吸附性(73.84mg/g),對(duì)于不同流速的水樣(0-3.5L/h)保持了很好的去除對(duì)苯二酚的能力(78.98%),重復(fù)使用5次后還有70%的去除能力,體現(xiàn)了這種復(fù)合材料固定化漆酶良好的應(yīng)用性。
【關(guān)鍵詞】：固定化酶 漆酶 金屬有機(jī)骨架 石墨烯氣凝膠 對(duì)苯二酚
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q814;O627
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 英文縮寫語(yǔ)11-12
• 1. 文獻(xiàn)綜述12-22
• 1.1 介孔MOFs合成方法12-14
• 1.1.1 配體的延長(zhǎng)12-13
• 1.1.2 MOFs節(jié)點(diǎn)13
• 1.1.3 混合配體13
• 1.1.4 表面活性劑模板法13-14
• 1.2 MOFs的應(yīng)用14-15
• 1.2.1 氣體儲(chǔ)存14
• 1.2.2 催化劑14
• 1.2.3 吸附分離14
• 1.2.4 藥物載體14-15
• 1.2.5 光學(xué)電學(xué)和磁學(xué)材料15
• 1.3 固定化酶15-17
• 1.3.1 傳統(tǒng)固定化方法15-16
• 1.3.2 改性載體及新型載體固定化酶16-17
• 1.4 石墨烯氣凝膠及其在去除環(huán)境污染物中的應(yīng)用17-19
• 1.5 MOF和石墨烯氣凝膠材料對(duì)水中污染物的處理19
• 1.6 本文的立題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容19-22
• 1.6.1 立題依據(jù)19-20
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容20-22
• 2. 介孔Cu-MOF固定化漆酶的研究22-44
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法23-27
• 2.3.1 介孔Cu-MOF的合成23-24
• 2.3.2 介孔Cu-MOF的表征24
• 2.3.3 介孔Cu-MOF固定化酶條件的吸附條件優(yōu)化24-25
• 2.3.3.1 酶活性的測(cè)定方法24-25
• 2.3.3.2 介孔Cu-MOF固定化酶吸附濃度優(yōu)化25
• 2.3.3.3 介孔Cu-MOF固定化酶吸附時(shí)間優(yōu)化25
• 2.3.3.4 介孔Cu-MOF固定化酶吸附量25
• 2.3.4 固定化酶的酶學(xué)性質(zhì)分析25-26
• 2.3.4.1 介孔Cu-MOF固定化酶反應(yīng)最適pH25
• 2.3.4.2 介孔Cu-MOF固定化酶反應(yīng)最適溫度25-26
• 2.3.5 介孔Cu-MOF固定化酶穩(wěn)定性測(cè)定26-27
• 2.3.5.1 介孔Cu-MOF固定化酶的pH穩(wěn)定性26
• 2.3.5.2 介孔Cu-MOF固定化酶的溫度穩(wěn)定性26
• 2.3.5.3 介孔Cu-MOF固定化酶的重復(fù)使用性26
• 2.3.5.4 介孔Cu-MOF固定化酶的儲(chǔ)存穩(wěn)定性26-27
• 2.3.6 介孔Cu-MOF固定化酶的米氏常數(shù)(Km)測(cè)定27
• 2.4 結(jié)果與討論27-42
• 2.4.1 Cu-MOF介孔材料的表征27-33
• 2.4.2 介孔Cu-MOF的吸附條件優(yōu)化33-36
• 2.4.2.1 介孔Cu-MOF的吸附濃度優(yōu)化33-35
• 2.4.2.2 介孔Cu-MOF的吸附時(shí)間優(yōu)化35-36
• 2.4.3 介孔Cu-MOF固定化酶的最適反應(yīng)條件36-38
• 2.4.3.1 介孔Cu-MOF固定化酶的最適pH36-37
• 2.4.3.2 介孔Cu-MOF固定化酶的最適反應(yīng)溫度37-38
• 2.4.4 介孔Cu-MOF固定化酶的穩(wěn)定性38-41
• 2.4.4.1 介孔Cu-MOF固定化酶的pH穩(wěn)定性38-39
• 2.4.4.2 介孔Cu-MOF固定化酶的溫度穩(wěn)定性39-40
• 2.4.4.3 介孔Cu-MOF固定化酶的重復(fù)使用性40-41
• 2.4.5 介孔Cu-MOF固定化酶的米氏常數(shù)(K_m)41-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 3. 介孔Zr-MOF固定化漆酶的研究44-62
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料44-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料44-45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法45-47
• 3.3.1 介孔Zr-MOF的合成45
• 3.3.2 介孔Zr-MOF的表征45
• 3.3.3 材料對(duì)酶的吸附特性45-46
• 3.3.3.1 漆酶活性的測(cè)定方法45
• 3.3.3.2 酶吸附濃度優(yōu)化45-46
• 3.3.3.3 酶吸附時(shí)間優(yōu)化46
• 3.3.3.4 酶的吸附量46
• 3.3.4 固定化酶后的酶學(xué)性質(zhì)分析46-47
• 3.3.4.1 固定化酶反應(yīng)最適p H46
• 3.3.4.2 固定化酶反應(yīng)最適溫度46
• 3.3.4.3 固定化酶對(duì)pH的穩(wěn)定性46-47
• 3.3.4.4 固定化酶對(duì)溫度的穩(wěn)定性47
• 3.3.4.5 固定化酶的重復(fù)利用性47
• 3.3.4.6 儲(chǔ)存穩(wěn)定性47
• 3.3.5 介孔Zr-MOF固定化酶的米氏常數(shù)(Km)測(cè)定47
• 3.4 結(jié)果與討論47-60
• 3.4.1 介孔Zr-MOF表征47-51
• 3.4.2 固定化酶吸附條件優(yōu)化51-54
• 3.4.2.1 吸附濃度優(yōu)化51-52
• 3.4.2.2 吸附時(shí)間的優(yōu)化52-53
• 3.4.2.3 固定化酶的吸附量53-54
• 3.4.3 固定化酶最適反應(yīng)條件54-56
• 3.4.3.1 最適反應(yīng)pH54-55
• 3.4.3.2 最適反應(yīng)溫度55-56
• 3.4.4 固定化酶穩(wěn)定性研究56-59
• 3.4.4.1 對(duì)pH的穩(wěn)定性56-57
• 3.4.4.2 對(duì)溫度的穩(wěn)定性57-58
• 3.4.4.3 重復(fù)使用性研究58-59
• 3.4.5 介孔Zr-MOF的米氏常數(shù)(K_m)的測(cè)定59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 4. 以石墨烯氣凝膠作為載體的介孔MOFs復(fù)合材料的固定化酶對(duì)水樣的處理62-74
• 4.1 引言62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料62-63
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器62-63
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)材料63
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法63-66
• 4.3.1 石墨烯氣凝膠-Zr-MOF復(fù)合材料制備63-64
• 4.3.1.1 氧化石墨烯制備63
• 4.3.1.2 石墨烯氣凝膠-介孔MOF材料制備63-64
• 4.3.2 石墨烯氣凝膠-MMU的表征64
• 4.3.3 石墨烯氣凝膠-MMU的吸附量64
• 4.3.4 游離酶對(duì)對(duì)苯二酚的去除率64
• 4.3.5 石墨烯氣凝膠-MMU固定化酶對(duì)對(duì)苯二酚靜態(tài)去除率64-65
• 4.3.6 石墨烯-MOF固定化酶對(duì)對(duì)苯二酚的通過(guò)膜的流速研究65
• 4.3.7 重復(fù)使用性65-66
• 4.4 結(jié)果與討論66-73
• 4.4.1 石墨烯氣凝膠-MMU復(fù)合材料的表征66-69
• 4.4.2 石墨烯氣凝膠-MMU復(fù)合材料的吸附性69-70
• 4.4.3 石墨烯氣凝膠-MMU復(fù)合材料對(duì)對(duì)苯二酚的去除效果70-72
• 4.4.4 石墨烯氣凝膠-MMU復(fù)合材料對(duì)對(duì)苯二酚的重復(fù)使用性72-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 5. 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 主要結(jié)論74
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)74-75
• 5.3 今后工作建議75-76
• 參考文獻(xiàn)76-86
• 個(gè)人簡(jiǎn)介86-88
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介88-90
• 致謝90-92
• 附錄Ⅰ各圖表中數(shù)據(jù)92-100

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本文編號(hào)：1018009