金属有机框架—酶集成纳米催化剂的制备及其降解有机磷神经毒剂的性能研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wmr8232123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架(MOFs)材料由于其极大的表面积,适当的微孔孔隙和高度有序的晶体结构,在固定化酶领域受到了很多的关注。但是,MOFs孔道一般都属于微孔,而大多酶分子直径都大于2 nm,因此微孔结构是制约着MOFs材料作为通用酶载体的屏障之一。同时,MOFs材料作为一类拥有均匀和受限的催化位点,尺寸,形状和对映选择性的高效无机催化剂在复杂大分子的合成与降解方面具有很高的研究价值。本文利用生物催化剂和MOFs催化剂相结合构建了一系列的集成纳米催化剂,并将其用于有机磷神经毒剂的降解。主要研究内容如下:(1)以强耐酸性磁性多孔碳(C/Fe2O3)为磁性核,十二烷酸作为软模板,合成核壳结构磁性多级孔Zr-MOFs(HP-UIO-66@C/Fe2O3),所制备的HP-UIO-66@C/Fe2O3粒径约为180 nm,呈单分散球形粒子,平均孔道大小为5.5nm,比表面积为386 m2/g,饱和磁性为40.2 emu/g。通过物理吸附实现对有机磷水解酶(OPH)的固载,得到固定化OPH(OPH@HP-UIO-66@C/Fe2O3)用于有机磷神经毒剂的降解,即有机磷神经毒剂(甲基对硫磷为底物类似物)降解为对硝基苯酚(4-NP)。相对于游离的OPH,OPH@HP-UIO-66@C/Fe2O3显示出了更宽的p H和温度的适用范围,更好的稳定性和极端环境的耐受性。同时OPH@HP-UIO-66@C/Fe2O3在外加磁场的作用下能够实现回收和重复使用。(2)通过共价方式将OPH固载到MIL-100(Fe),构建集成纳米催化剂(OPH@MIL-100(Fe))。此纳米催化剂能够将有机磷神经毒剂级联降解为对氨基苯酚(4-AP)。相对于4-NP,4-AP显示出了更低的毒性。在OPH@MIL-100(Fe)中,OPH首先将甲基对硫磷水解为4-NP,随后MIL-100(Fe)在硼氢化钠(Na BH4)的存在下将4-NP氢化为4-AP,MIL-100(Fe)同时作为OPH的载体,从而实现OPH的分离和重复利用。采用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射等对制备的OPH@MIL-100(Fe)的形态、结构和组成进行了表征。结果表明OPH@MIL-100(Fe)合成成功并且OPH固载方式为共价结合。在此基础上,进一步探索了两种催化剂的比例以及固定化时间对于催化速率的影响,结果表明当固定化时间为4h,OPH和MIL-100(Fe)比例为0.053:1时,催化剂的催化速率最高,可以达到1.5 mmol/min/g。最后,0.75 mmol/ml的底物浓度、40 oC、p H 9以及30 mg/ml的硼氢化钠浓度被选为最适催化条件。OPH@MIL-100(Fe)同时表现出了良好的重复使用性、稳定性以及底物普适性。(3)水热法合成ZIF-67,随后在N2保护下热解制备含有单质Co的磁性多孔碳材料(C/Co)。用戊二醛修饰C/Co后,通过共价方式固定OPH,得到磁性集成纳米催化剂(OPH@C/Co)。实验表明,OPH@C/Co表现出的最大催化速率是OPH@MIL-100(Fe)催化速率的46倍。C/Co具有的磁性可以使得OPH@C/Co可以轻易的通过外加磁力分离,而非成本较高的过滤或离心。采用分隔式实验,对级联反应可行性进行了探究。而且,结果显示在级联反应第一步完成后再加入Na BH4能使OPH@C/Co表现出更高的降解速率以及降解率。同时,OPH@C/Co表现出了比OPH@MIL-100(Fe)更好的重复使用性和稳定性。
其他文献
公路观景台是重要的交通基础服务设施,是提升旅客旅游品质的重要平台。目前,随着大众旅游时代的来临,我国从深化改革、优化资源配置等方面提出了“交通+旅游”的交游融合发展战略,旨在实现交通体系完善与旅游业繁荣发展的共赢局面。而交游融合发展的新形势对公路观景台的选址、规划设计以及功能发挥等方面提出了更高的要求。因此对公路观景台的研究具有重要意义,尤其是普通公路。本文基于公路观景台现有研究以及公路观景台功能
近年来,景观水体越来越多地被用于改善居民和公共环境。但由于景观水体常受到不同程度的污染,导致水质和透明度变差,严重影响水体的景观效果。道路径流雨水和河道水常作为景观水体的补充水,但其自身水质往往较差,尤其是产浊物质含量较高,需要对补充水进行除浊。传统的过滤除浊装置多需要气水反冲洗系统,构造复杂,运行成本较高。本研究开发了一种对水体中产浊物质截留效果好,截留物易于清理且运行周期较长的装配式滤床,对景
本文探讨了产品配方和生产工艺条件(制品含水量、pH值、固形物含量)、明胶的凝冻强度即冻力与明胶添加比例和胶体复配(明胶与果胶)对凝胶软糖质构及品质(软硬度、弹性、热稳
佛教的三自性理论作为唯识思想的一部分,首先在《解深密经》中被提出,而后受到大乘佛教时期瑜伽行派的推崇,将唯识思想与三自性思想相结合,形成了独特的佛教认识论的体系。三自性思想的发展与佛教发展息息相关,其结构也因唯识思想的加入而复杂化,由单层结构向双层结构过渡。三自性理论虽然是作为唯识思想的一部分,但是它不仅仅只与唯识宗有关。在藏传佛教发展的初期,寂户和莲花戒就成立了随瑜伽行中观派,将唯识思想与中观思
高密度聚乙烯(PE100)管材以其优异的化学与力学性能,广泛应用于各个领域。在长期静液压载荷的作用下,由裂纹引起的应力集中区是管道在服役过程中最为危险的一个薄弱环节,通常在裂纹尖端会产生蠕变损伤,引发PE100管慢速裂纹扩展,裂纹扩展到管材所能承受的临界尺寸时,管材迅速发生破坏,从而引发介质泄漏或燃气爆炸,直接危害人们的生命财产安全。因此对于PE100管材的蠕变及慢速裂纹扩展行为的研究至关重要。本
陕西“4+4”中考新模式是应对国务院、教育部相关招生考试制度政策改革所做出的陕西方案。通过探索陕西“4+4”中考新模式对初中历史教学的影响,提高历史教学与新教材、新中考模式的切合度,从教师和学生两个角度提出应对措施,落实中考改革具体要求,有利于提高初中历史教学的有效性,培养学生的历史核心素养,发挥历史学科在初中阶段的人文价值。同时对陕西一线历史教师教学提供思路,也为衔接高等教育入学考试“3+1+2
20世纪90年代以来,随着对基础研究投入逐年增加,如何实现科研管理模式的优化,成为各国科技界普遍关注的热点、焦点和难点。由于缺乏对基础科研项目准确、客观地评价,导致A研
有机紫外线吸收剂(Organic ultraviolet absorbents,Organic UVAs)主要用于化妆品和个人护理产品,部分有机紫外线吸收剂还被添加到工业产品中以使产品在紫外线照射下保持稳定。同时,该类化合物具有内分泌干扰、生殖毒性等多种有害性。由于有机紫外线吸收剂通常与产品是物理结合而不是化学结合,易于释放到环境中。目前,一些研究报道了有机紫外线吸收剂广泛存在于环境中。但是对于一
研究目的:分析CK5/6和EGFR在三阴性乳腺癌(TNBC)新辅助化疗(NAC)前后的表达变化及其与化疗疗效和临床预后的相关性。方法:(1)回顾性收集天津市肿瘤医院2014年06月至2018年06月195例经过病理免疫组化(IHC)检测确定为TNBC并接受NAC的患者所有的临床资料;剔除因化疗导致ER,PR,HER-2状态改变以及不能接受手术的晚期(Ⅳ期)病例(2)选择经组织学均确诊为浸润性非特殊
泡桐黄化突变体是从白花泡桐杂种育苗中筛选而来,其叶色突变的研究以前未见有活体标本,因此未见研究报道,本研究采用的植物材料经过多年繁殖培育,叶片及茎秆均为黄色,与其它