【摘要】：酶作為一種高效催化劑,在精細(xì)化學(xué)品合成中有著重要應(yīng)用價(jià)值。通常,酶在水環(huán)境中能保持高的催化活性,而大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)物難溶于水,因此酶催化反應(yīng)常在有機(jī)/水兩相體系中進(jìn)行。但有機(jī)/水兩相體系中反應(yīng)物與酶的接觸不充分、傳質(zhì)速率有限,從而導(dǎo)致反應(yīng)效率較低。近年來(lái),Pickering乳狀液作為一種由顆粒乳化劑穩(wěn)定的乳狀液體系,不僅能解決反應(yīng)物與酶的不相容問(wèn)題,而且因其具有極大的油/水相界面,可以大大提高反應(yīng)體系的傳質(zhì)速率。目前報(bào)道的載酶Pickering乳狀液體系中,顆粒乳化劑主要采用化學(xué)接枝改性,其不足之處是制備較為復(fù)雜,成本較高。原位疏水化改性作為一種制備表面活性納米顆粒的物理改性方法,具有操作簡(jiǎn)單、易于調(diào)控、成本低等優(yōu)點(diǎn)�；谶@一研究背景,本課題利用開(kāi)關(guān)型表面活性劑對(duì)商品化納米顆粒進(jìn)行原位疏水化改性,并以此構(gòu)建具有刺激響應(yīng)性能的Pickering乳狀液;將具有生物催化活性的脂肪酶(CRL)包載到該乳狀液中,研究了CRL在該乳狀液中的催化性能及體系的智能分離回收方法。具體內(nèi)容如下:1、以二茂鐵、11-溴十一酸為原料合成了一種二茂鐵基氧化還原響應(yīng)型表面活性劑(FcCOC_(10)N),FcCOC_(10)N可通過(guò)靜電作用對(duì)親水性納米SiO_2顆粒實(shí)施原位疏水化改性,將沒(méi)有表面活性的納米SiO_2顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻婊钚灶w粒,從而成功構(gòu)筑了一種具有氧化還原響應(yīng)性能的Pickering乳狀液。以橄欖油的水解反應(yīng)為模式反應(yīng),進(jìn)一步探究了CRL在該乳狀液中的催化性能。研究表明CRL在該乳狀液中表現(xiàn)出優(yōu)于油/水兩相攪拌體系的催化性能,相同條件下該乳狀液體系中橄欖油30 min的水解率高達(dá)90%;反應(yīng)結(jié)束后利用乳狀液的氧化還原響應(yīng)特性進(jìn)行分離回收,在通電氧化作用下,FcCOC_(10)N被氧化成FcCOC_(10)N~+,納米顆粒表面重新變得親水,乳狀液破乳,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的簡(jiǎn)易分離及CRL的循環(huán)利用,經(jīng)過(guò)三次反應(yīng)循環(huán)后,CRL有50%的催化活性。2、利用N,N-二甲基十二烷基胺(12DMA)對(duì)納米SiO_2表面進(jìn)行原位疏水化改性,構(gòu)建了一種CO_2/N_2開(kāi)關(guān)型Pickering乳狀液,以橄欖油的水解反應(yīng)為模式反應(yīng),探究了CRL在乳狀液體系中的催化性能。研究表明:在該乳狀液中,CRL表現(xiàn)出優(yōu)于油/水兩相攪拌體系的催化性能,反應(yīng)結(jié)束后采用通入N_2/CO_2進(jìn)行乳狀液分離、回收,由于N_2/CO_2不僅廉價(jià)、環(huán)保、安全,而且響應(yīng)靈敏,對(duì)CRL的催化活性影響更小,經(jīng)過(guò)三次反應(yīng)循環(huán)后,CRL仍保留65%的催化活性。3、在上述研究基礎(chǔ)上,研究了納米Fe_3O_4和CRL直接構(gòu)筑磁響應(yīng)型Pickering乳狀液,利用聚丙烯酰胺凝膠色譜、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜、熱重等分析方法分析了納米顆粒與CRL之間的相互作用,以橄欖油的水解反應(yīng)為模式反應(yīng),探究了CRL在該乳狀液中的催化性能。研究表明:納米顆粒的加入能顯著提高乳狀液的穩(wěn)定性,CRL在上述乳狀液中不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。同時(shí)利用納米Fe_3O_4的磁響應(yīng)性能,反應(yīng)乳狀液可在磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)快速破乳,其破乳時(shí)間僅為5 min,且CRL表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)催化性能,在經(jīng)過(guò)三次反應(yīng)循環(huán)后,CRL仍保留80%的催化活性。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O648.23;O643.32
【圖文】：

由表面活性劑或雙親性聚合物穩(wěn)定，它們吸附在油/水界面，形成單分子面張力，使乳狀液液滴帶電，通過(guò) DLVO 穩(wěn)定機(jī)制(靜電排斥作用)和/或防止液滴絮凝和聚結(jié)。傳統(tǒng)乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，靠乳化劑維持一性，乳化劑即表面活性劑或雙親性聚合物的使用濃度一般需要接近或大于度(cmc)。 20 年來(lái)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，一種由雙親性納米顆粒或表面活性顆粒組裝形成的 Pickering 乳狀液引起了人們的廣泛關(guān)注(圖 1-1)。早在 19en 等[2]發(fā)現(xiàn)不溶性固體顆粒能在空氣或其它合適液體的表面吸附，并形成究發(fā)現(xiàn)，這種吸附行為有利于乳狀液的持久穩(wěn)定。之后 Pickering[3]對(duì)這類(lèi)定的乳狀液進(jìn)行了系統(tǒng)研究，因此這類(lèi)乳狀液也被稱(chēng)作 Pickering 乳狀液納米顆粒在油/水界面的脫附能可以高達(dá)數(shù)千個(gè) KT，其在油/水界面的吸附不可逆的，因此 Pickering 乳狀液具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。這在一定程度上克液穩(wěn)定性差的問(wèn)題，因此近 20 年來(lái) Pickering 乳狀液的理論和應(yīng)用研究出增長(zhǎng)。與傳統(tǒng)乳狀液相比，Pickering 乳狀液具有乳化劑用量小、成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用價(jià)值[4-7]。

圖 1-2 固體顆粒接觸角與乳狀液類(lèi)型關(guān)系圖2 The relation between contact angle of solid particles and emulsi條件一定的情況下，顆粒的初始濃度是影響乳狀液的液素。以表面活性劑作為乳化劑時(shí)，隨著表面活性劑濃徑逐漸減小，乳狀液的穩(wěn)定性隨之逐步提高。當(dāng)濃度到的平均粒徑趨于恒定。類(lèi)似地，對(duì)于固體顆粒穩(wěn)定的度逐漸增大，乳狀液的穩(wěn)定性也相應(yīng)增強(qiáng)，當(dāng)顆粒濃度性趨于平穩(wěn)。Binks 等[21]利用表面疏水化改性的納米 粒濃度逐漸增大，乳狀液液滴的平均粒徑逐漸減小，乳。比活性劑還是固體顆粒穩(wěn)定的乳狀液，油水體積比的改變生重要影響。其原因在于：改變油水體積比，固體顆粒

該物質(zhì)重新恢復(fù)到無(wú)表面活性狀態(tài)。CO廉價(jià)易得且環(huán)境友好、調(diào)控條件溫和、不向體系中1]首次在 Science 上發(fā)表 CO2/Ar 或 N2開(kāi)關(guān)型表面活脒碳酸氫鹽為乳化劑進(jìn)行原油乳化和苯乙烯乳液聚有良好的乳化性能，且在 65 C 下向體系中通入 N關(guān)普遍存在于自然界中，通過(guò)氧化還原作用調(diào)控某研究意義。因此，近年來(lái)基于氧化還原開(kāi)關(guān)型表面廣泛關(guān)注。這類(lèi)表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中通常含有氧加氧化劑、還原劑作用下，其氧化還原活性中心可，從而實(shí)現(xiàn)該物質(zhì)在“有表面活性”和“無(wú)表面活性原基團(tuán)包括二茂鐵[64-66]、硒[67-68]、硫[69]等。其中二的氧化還原反應(yīng)，且響應(yīng)靈敏度較高。值得注意的是生改變，只是發(fā)生電子得失，進(jìn)而影響其親疏水性

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2797469