【摘 要】
：
酶催化具有特异性强、选择性高、反应条件温和等优势,已成为合成化学品的绿色工具。氧化还原酶是一类重要的功能酶,其催化还原反应时需消耗当量的辅因子NAD（P）H以驱动底物转化,而外源添加NAD（P）H使成本提高,限制了其进一步工业化应用。光催化可利用清洁、可持续的光能原位再生NAD（P）H,仅需少量辅因子即可持续驱动酶反应。因此,构建人工光-酶催化复合系统已成为一个广受关注的研究课题。该体系结合了酶催
论文部分内容阅读
酶催化具有特异性强、选择性高、反应条件温和等优势,已成为合成化学品的绿色工具。氧化还原酶是一类重要的功能酶,其催化还原反应时需消耗当量的辅因子NAD（P）H以驱动底物转化,而外源添加NAD（P）H使成本提高,限制了其进一步工业化应用。光催化可利用清洁、可持续的光能原位再生NAD（P）H,仅需少量辅因子即可持续驱动酶反应。因此,构建人工光-酶催化复合系统已成为一个广受关注的研究课题。该体系结合了酶催化和光催化的优势,为实现绿色可持续的酶催化提供了有效途径。当前绝大多数光催化NAD（P）H原位再生系统均涉及贵金属助催化剂,这限制了系统的经济环保价值。此外,由于生物酶的脆弱性,为无机光催化剂和生物酶二者建立兼容是构建复合系统的另一挑战。受自然界叶绿体光合作用中铁氧还蛋白-NADP+还原酶可接收光电子以再生NADPH的启发,本研究利用心肌黄酶接收电子将NAD+还原为NADH,构建了无贵金属助催化剂的光-酶复合系统,从而避免使用铑复合物作为还原NADH的化学助催化剂。受叶绿体内将光催化与酶催化分隔并紧密排列于类囊体膜内外的启发,本研究使用金属有机框架ZIF-8包埋酶分子,分隔了光催化与酶催化,为酶反应提供稳定的微环境,提高了酶的抗逆性能。在固定化酶过程中引入正电聚电解质,增强了体系内组分间相互作用,提升系统催化性能。另外还制备了具有良好可溶性的噻吩掺杂的可溶性氮化碳光催化剂,并将其应用于构建复合系统。复合系统可在光照下持续将二氧化碳还原为甲酸,反应8 h后甲酸积累量约为1.67 m M。最后,将光催化NADH再生模块与多酶级联进行耦合,探索了其在光照下驱动聚羟基丁酸酯生产的可行性,体系在10 h反应后获得约7.3μg产物,证明了光-酶复合系统的可拓展性。
其他文献
生物乙醇作为一种可再生能源,其需求量因乙醇汽油的大规模应用而与日俱增,因而从含有低浓度生物乙醇的发酵液中高效分离乙醇的方法备受关注。全硅MFI型分子筛膜因其特有的直孔道及疏水性能够选择性地让乙醇透过,被认为是解决这一分离难题的有效途径。超薄、致密以及稳定性高的全硅MFI型分子筛膜的制备成为近年来广泛研究的课题。本文以长碳链双头季铵盐[C22H45-N+（CH3）2-C6H12-N+（CH3）2-C
在自然界中,微米级单细胞生物的游泳运动广泛存在,对其游泳机制的研究有助于理解微生物的生长、分裂与捕食。同时,理解游泳机理有助于指导和设计人工合成鞭毛,以实现对微米级物体的定向运输,并可运用于药物靶向治疗。此外,研究微生物的游泳方式对于补充和完善流体力学具有重大价值。在微观流体力学中,通常情况下,雷诺数远小于1,这意味着Navier-Stokes方程中的惯性项相对于粘性项可忽略不计,该方程表现出时间
位点特异性DNA反转系统是一种位点特异性重组系统,该系统只介导反向位点之间DNA片段的反转,而几乎不介导同向位点之间DNA片段的删除。位点特异性DNA反转系统通过细菌中的程序性重排,在产生遗传多样性和表型适应性方面发挥着重要作用。然而,到目前为止,还没有在真核生物中发现和创建这种位点特异性DNA反转系统。基于细菌天然的Rci重组酶和sfxa101位点在酿酒酵母中构建位点特异性DNA反转系统,发现细
基于电活性微生物双向电子传递（EET）的微生物电化学系统在化工、能源和环境等领域都有重大的应用潜力,然而电子传递速率低下是限制这些应用的核心瓶颈。模式产电微生物希瓦氏菌主要通过细胞色素和核黄素介导直接和间接电子传递,基于其EET机制已经有很多合成生物学和材料工程手段,从电子生成、跨膜传递和生物膜形成角度提高其电子传递速率。然而,调控细胞大小对希瓦氏菌电子传递速率影响机制的研究却仍未报道。本研究针对
近年来,由于低成本,环境友好性以及在防伪,传感,成像和发光二极管方面广泛的应用,纯有机室温磷光（RTP）材料与热活化延迟荧光（TADF）材料的开发成为研究热点。然而,目前大多数纯有机RTP材料的研发局限于单发射分子及重原子参与,因此多性能的无重原子纯有机室温磷光材料,尤其是表现出长寿命室温磷光（p RTP）,白光发射,刺激响应的室温磷光材料非常稀缺,亟待进一步开发与研究。本课题基于5,5-二氧化吩
聚合物材料因轻质、易加工、电绝缘、低成本、化学稳定性好等优点,在微电子器件、发光二极管、航空航天、能源化工等领域有着广泛应用,然而大多数聚合物较低的本征导热性能限制了其进一步发展。本文制备了两种高性能导热聚合物复合材料,系统研究了复合材料的导热性能、电绝缘性和力学强度,并采用理论模型阐释了复合材料的导热性能增强机制,探索了其在热管理领域的潜在应用价值,主要内容和研究成果总结如下:基于表面改性与协同
随着全球能源和环境问题的日渐突出,研究人员正在努力进行新型清洁能源技术的探索和开发,例如电解水技术、燃料电池以及金属-空气电池等。作为这些能量储存与转化技术的核心反应,电化学析氢反应（HER）,析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）等迫切需要高效稳定且成本低廉的催化剂,以促进反应高效进行。本研究基于金属有机骨架（MOFs）材料设计合成了两种金属-碳基复合材料电催化剂,并分别用于电化学HER和OR
鼓泡塔作为典型的多相流反应器在有机合成、生物制药、药物筛选、石化冶金以及环境工程等领域被广泛应用。对鼓泡塔反应器中内流场特性及状态,如气液两相湍流模态、相速度分布特征、相含率分布特征和分散相分散状态的研究,对深入了解气液内部传递现象,优化现有反应器和操作工艺参数以及设计新型反应器具有十分重要的意义。计算流体力学（CFD）的快速发展为揭示复杂的反应器内流场提供了区别与传统实验方法的新手段。本文采用数
碳纳米管（CNTs）导电纳米复合水凝胶具有良好的导电性、柔韧性及优异的机械性能,是构建可穿戴设备和智能皮肤系统的理想材料之一。然而,由于CNTs在水凝胶中容易团聚,导致水凝胶力学性能及导电性能下降,限制了其在柔性传感领域中的应用。针对这一问题,本论文旨在改善CNTs在水凝胶中的分散稳定性,赋予纳米复合水凝胶优异的机械强度和多功能性,研究开发基于CNTs纳米复合水凝胶的柔性机械传感器,提高其传感性能
煤液化产物中含有大量的多环芳烃,这严重降低了油品的品质和清洁性,还会污染环境。多环芳烃加氢饱和不仅不会减少油品产量,还会提高油品品质,生产高附加值产品,是比较理想的多环芳烃处理方式。加氢饱和工艺中最为关键的环节就是高效催化剂的研发。本文从载体、助剂与活性金属三个方面着手,制备了性能优异的加氢饱和催化剂,并不断改善其催化性能。另外,还初步研究了萘的加氢反应动力学。本文首先探究了不同载体对萘加氢性能的