固定化多酶级联反应器

多酶级联反应在生命活动过程中发挥着重要作用。固定化多酶级联反应器是将不同功能的酶通过物理化学或生物手段固定于特定载体上,以之模拟生物体内多种酶协同作用方式促使底物发生降解和转化等反应的新型仿生催化技术。该技术具有固定化酶的稳定性、可重复利用以及酶级联的高效协同催化等优点,近年来在生物传感、模拟生物学以及生物转化等领域得到越来越多的关注。本文从多酶级联反应原理、反应器制备、级联反应的影响因素及应用等方面对近年来固定化多酶级联反应器的进展进行详细评述,并展望其发展前景。     

羧基功能化Fe3O4固定化酶反应器的构筑及性能研究

对固定化酶的载体进行功能化修饰,通过改善载体和酶的界面连接可使酶分子在载体表面形成高度有序的二维排列,从而提高酶的催化活性和操作稳定性.用柠檬酸修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子(CA-Fe₃O₄)易于磁性分离且表面富含羧基,可作为一种优良载体通过吸附法固定化氯过氧化物酶(CPO)构筑CPO@CA-Fe₃O₄酶反应器、共固定化CPO和葡萄糖氧化酶(GOx)构筑GOx&CPO@CA-Fe₃O₄级联酶反应器.将酶反应器应用于催化氧化结晶紫染料的脱色时,两种酶反应器均显示出良好的催化活性、对底物的亲和性与专一性、热稳定性,在实际水样中也有良好的应用效果.与CPO@CA-Fe₃O₄相比, GOx&CPO@CA-Fe₃O₄酶反应器因级联反应中H₂O₂的原位产生而表现出更优异的催化性能...     

铁氨基黏土-葡萄糖氧化酶纳米复合催化剂的构筑及多酶级联反应研究

以铁氨基黏土(FeAC)为载体, 通过共价交联固定葡萄糖氧化酶(GO_x), 构筑了铁氨基黏土-葡萄糖氧化酶纳米复合催化剂(FeAC-GO_x). 利用FeAC的过氧化物酶活性, 与GO_x结合进行级联反应, 可催化葡萄糖转化为过氧化氢并产生显色反应; 采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对FeAC-GO_x进行了形貌和结构表征, 并评价了其酶动力学参数、 催化稳定性和重复使用性等. 结果表明, GO_x的固定化率可达到76.4%, 所构筑的纳米结构酶复合体系具有高效的级联催化能力. 与天然酶体系相比, FeAC-GO_x具有更优异的温度和pH耐受性, 且在重复使用6次后, 酶催化活性无明显降低. 该体系不仅为新型葡萄糖传感器的开发奠定了基础, 还为多酶级联纳米结构酶的构筑提供了新思路.     

多功能核壳结构纳米反应器的构筑及其催化性能

随着纳米科学技术的不断发展,通过调节纳米材料的组成、结构、形貌以及尺寸等,已经能够实现对纳米材料性能调控的目的。为了进一步赋予纳米材料以新的功能,拓展其在材料、化学、生物和医学等领域的应用,开发能够同时实现多种功能的新型纳米材料是非常有意义的。多功能纳米材料的获得方法之一是通过对简单纳米粒子表面包覆具有功能性的材料来实现,形成的复合结构称为核壳结构。核壳结构的核和壳可以由相同或不同的材料组成。通过改变内核和外壳材料的组成、结构以及表面性质等,从而可以赋予核壳结构纳米材料以特殊的光、电、磁、催化、吸附以及生物活性等。在核壳结构的基础上对核与壳进行可控化与功能化的改造,可形成空心结构以及蛋黄壳结构(或称拨浪鼓结构),其中的空腔可作为高效纳米反应器应用于催化的各个分支领域。本综述首先讨论了不同核壳结构纳米反应器的设计,然后重点介绍了这些纳米反应器在催化降解染料污染物、催化加氢反应、催化氧化反应以及催化级联反应这几类反应中的应用。最后,对多功能核壳纳米反应器未来的研究和发展提出了一些展望。     

Bi2Ti2O7/TiO2/Bi4Ti3O12多异质结的构筑及其增强的可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,硝酸铋为铋源,KOH为矿化剂,成功制备了多异质结Bi₂Ti₂O₇/TiO₂/Bi₄Ti₃O₁₂复合纳米纤维光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等一系列表征,对其物相组成、微观形貌和光学性质等进行分析。结果表明：TiO₂纳米纤维的介入,将Ⅰ型异质结Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂分离为2个Ⅱ型异质结Bi₂Ti₂O₇/TiO₂和Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂。Bi₂     

纳米Co3O4的制备、 表征及CO低温催化氧化

Various nanometer Co₃O₄ samples were prepared and the catalytic performance of CO oxidation were examined. It was found that the activities of the catalysts were greatly changed with variation of the preparation methods and pretreatment conditions. Among the samples tested, Co₃O₄ prepared by using dodecylbenzene sulfonic acid sodium salt(DBS) as the surfactant, calcined at 300 ℃ showed the highest activity and it was able to oxidize completely CO even at -78 ℃. Characterization of these samples by XRD and BET means showed that the catalytic acitivity increased with the decrease of the average particle size, suggests that the average particle size of nanometer Co₃O₄ samples is the main controlling factor of the catalytic activity.     

Bi2Ti2O7/TiO2/Bi4Ti3O12多异质结的构筑及其增强的可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,硝酸铋为铋源,KOH为矿化剂,成功制备了多异质结Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂/Bi₂Ti₂O₇复合纳米纤维光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等一系列表征,对其物相组成、微观形貌和光学性质等进行分析。结果表明： TiO₂纳米纤维的介入,将Ⅰ型异质结Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂分离为2个Ⅱ型异质结Bi₂Ti₂O₇/TiO₂和Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂。Bi₂Ti₂O₇、Bi₄Ti₃O₁₂和TiO₂三者的协同作用,有效提高了可见光吸收能力,改变了光生载流子的传输路径,降低了光生电子与空穴的复合几率,从而获得高效的光催化降解CH₃CHO性能。可见光照8 h,Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂/Bi₂Ti₂O₇复合纳米纤维对CH₃CHO的降解率达到87.1%。     

固定漆酶聚苯胺-CoC2O4纳米复合物修饰电极的直接电化学

采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、交流阻抗谱以及计时电流法等电化学方法,结合红外光谱、紫外-可见分光光度法、原子力显微镜、透射电子显微镜以及原子吸收光谱等辅助手段,表征了固定漆酶的聚苯胺-草酸钴纳米复合物的化学组成、结构和形貌,测试了纳米复合物固酶前后的导电性能的变化,研究了纳米复合物修饰电极上固定漆酶的直接电化学行为,评估了该电极的催化氧还原效能以及作为电化学传感器检测氧分子的性能。实验结果表明该电极在不含电子介体的溶液中以酶活性中心T2作为首要电子受体,将得到电子传递给化学吸附的氧气使其被电还原,其表观电子迁移速率为0.017 s^-1,且具有良好的催化氧还原性能（氧还原起始电位：460 mV vs NHE,转化氧分子为水的表观速率常数为2.6×10^-4 s^-1）,酶电催化氧还原为水分子步骤为反应的速控步。该电极作为电化学传感器对氧具有极低检测限（0.20 μmol·L^-1）,宽线性响应范围（0.4~7.5 μmol·L^-1）以及对底物高亲和力（K_M=122.4 μmol·L^-1）等优势。     

三明治结构rGO/Fe3O4@mSiO2载体的构筑及协同抗肿瘤性能

采用温和的反应条件,制备出三明治结构rGO/Fe_3O_4@mSiO_2,利用SEM、TEM、FTIR、XRD和N_2吸附-脱附等对其形貌和性能进行表征,考查了其对Hela细胞的毒性和细胞荧光成像效果,并探讨了其形成机理。实验结果表明:rGO/Fe_3O_4@mSiO_2具有较高的比表面积(217 m~2·g~(-1)),对抗癌药物五氟尿嘧啶(5-FU)的载药率达到57.34%;它还具有较好的磁性,磁饱和强度为32 emu·g-1;而且rGO/Fe_3O_4@mSiO_2纳米复合物在光照条件下具有优异的光热转换性能,对He La细胞表现出明显的杀伤效果。     

固定漆酶聚苯胺-CoC2O4纳米复合物修饰电极的直接电化学

采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、交流阻抗谱以及计时电流法等电化学方法,结合红外光谱、紫外-可见分光光度法、原子力显微镜、透射电子显微镜以及原子吸收光谱等辅助手段,表征了固定漆酶的聚苯胺-草酸钴纳米复合物的化学组成、结构和形貌,测试了纳米复合物固酶前后的导电性能的变化,研究了纳米复合物修饰电极上固定漆酶的直接电化学行为,评估了该电极的催化氧还原效能以及作为电化学传感器检测氧分子的性能。实验结果表明该电极在不含电子介体的溶液中以酶活性中心T2作为首要电子受体,将得到电子传递给化学吸附的氧气使其被电还原,其表观电子迁移速率为0.017 s~(-1),且具有良好的催化氧还原性能(氧还原起始电位:460 m V vs NHE,转化氧分子为水的表观速率常数为2.6×10-4 s~(-1)),酶电催化氧还原为水分子步骤为反应的速控步。该电极作为电化学传感器对氧具有极低检测限(0.20μmol·L~(-1)),宽线性响应范围(0.4~7.5μmol·L~(-1))以及对底物高亲和力(KM=122.4μmol·L~(-1))等优势。     

Fe3O4/聚苯乙烯纳米复合材料的结构与性能

采用油酸(OA)表面改性的粒径均一的Fe3O4纳米粒子(OA-Fe3O4)与工业化聚苯乙烯(PS)通过溶液共混挥发干燥方法得到了具有超顺磁性的OA-Fe3O4/PS纳米复合材料.透射电子显微镜表征结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%~10%时,OA-Fe3O4纳米粒子均匀分散在PS聚合物基体中.示差扫描量热分析表明,随着纳米粒子加入量的增加,纳米复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低.热失重分析表明,OA-Fe3O4的存在显著提高了PS在空气条件下的热稳定性.流变分析表明,随着纳米粒子加入量的增加(0~10%),复合材料黏度逐渐降低.进一步研究了分子量双峰分布的PS与OA-Fe3O4纳米复合体系的流变行为,结果表明,当PS基体的平均分子量大于临界缠结分子量,且填充的纳米粒子的半径小于双峰分布PS的均方旋转半径时,加入纳米粒子仍然导致体系的复合黏度降低.     

环糊精作为纳米反应器催化的有机反应

环糊精是由六、七或八个D-吡喃葡萄糖单元通过a-1,4糖苷键连接成的环状低聚糖, 由于其特殊的结构使其在水溶液中可以复合包结系列底物. 这个特殊的性能使其在模拟酶及催化等许多领域有着广阔的应用, 特别适合作为一种纳米级的反应器来使用. 概述了近几年环糊精及其衍生物作为有机反应纳米反应器的功能特点.     

磁性纳米Fe3O4的氧化共沉淀法制备及催化性能

以单一 Fe²⁺作为铁源,0.4% 的 H₂O₂为氧化剂,NaOH 为沉淀剂,采用氧化共沉淀法制备了尺寸为 7 nm的 Fe₃O₄颗粒。为进一步体外模拟肿瘤饥饿治疗,设计了一个包含5 mL(10 μg·mL^-1)的葡萄糖氧化酶和15 mL(5 mg·mL^-1)葡萄糖溶液的体系,以探究纳米 Fe₃O₄的类过氧化氢酶(CAT)与类过氧化物酶(POD)催化性能的最适条件。结果表明：在 1 mg·mL^-1 pH=5.0 时,纳米Fe₃O₄的类CAT活性能推动葡萄糖氧化反应的反应速度增加、限度增大;pH=5.0时,纳米Fe₃O₄的类POD活性更好,能高效率催化H₂O₂产生活性氧。     

磁性纳米Fe3O4的氧化共沉淀法制备及催化性能

以单一 Fe²⁺作为铁源,0.4% 的 H₂O₂为氧化剂,NaOH 为沉淀剂,采用氧化共沉淀法制备了尺寸为 7 nm的 Fe₃O₄颗粒。为进一步体外模拟肿瘤饥饿治疗,设计了一个包含5 mL(10 μg·mL^-1)的葡萄糖氧化酶和15 mL(5 mg·mL^-1)葡萄糖溶液的体系,以探究纳米 Fe₃O₄的类过氧化氢酶(CAT)与类过氧化物酶(POD)催化性能的最适条件。结果表明：在 1 mg·mL^-1 pH=5.0 时,纳米Fe₃O₄的类CAT活性能推动葡萄糖氧化反应的反应速度增加、限度增大;pH=5.0时,纳米Fe₃O₄的类POD活性更好,能高效率催化H₂O₂产生活性氧。     

基于Fe3O4磁性纳米颗粒的类过氧化氢酶性质可视化测定邻苯二酚

本文基于Fe3O4磁性纳米颗粒对2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)与H2O2反应的催化作用,建立了可视化测定邻苯二酚的新方法。在最佳条件下,测定邻苯二酚的线性范围为1.3~11.7μmol/L,检测限为0.4μmol/L。该方法已成功用于黄河水水样中邻苯二酚的测定。     

超声法制备Au/Fe3O4及其催化还原4-硝基苯酚性能

通过简易的超声法以及原位还原法成功制备出了负载型可再生Au/Fe₃O₄催化剂。利用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）作为有机桥键,将Au固定在Fe₃O₄的表面,得到单分散磁性Au/Fe₃O₄。Au⁰在氨基的作用下不会团聚,因此具有较高的催化活性及稳定性。XRD、HRTEM、EDS和XPS等测试结果表明Au/Fe₃O₄已被成功制备。将其用于催化还原4-硝基苯酚得到4-氨基苯酚,表现出较高的催化活性,速率常数可达0.225 6 min^-1。重复性实验表明该催化剂具有良好的稳定性,反应9个循环之后,催化还原反应的转化率仍可达到94%。     

Fe3O4@Cu2O纳米粒子的制备及其催化性能研究

利用室温液相还原、晶种生长的方法,成功的制备了大小形貌均一、性能稳定且具有磁性的Fe3O4@Cu2O复合纳米粒子,并且对制备的Fe3O4@Cu2O纳米粒子进行了光催化性能的研究.在以紫外光为光源的照射下,合成的Fe3O4@Cu2O纳米粒子对有机染料甲基蓝溶液起到很好的降解作用.更重要的是,在外加磁场的作用下,Fe3O4@Cu2O纳米粒子容易回收,具有良好的可循环利用性能.     

CuTAPc-Fe3O4纳米复合粒子及其漆酶固定化研究

漆酶的固定化研究对基于漆酶催化的光纤生物传感器具有十分重要的意义. 制备了四氨基酞菁铜(CuTAPc)-Fe₃O₄纳米复合粒子, 并用红外(IR)、场发射扫描电镜(FEG-SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱、粒径仪等对其进行了表征. 结果表明形成了以CuTAPc包覆在Fe₃O₄纳米粒子表面的纳米复合粒子, 粒子呈现不规则球形, 且分布均匀, 粒子平均粒径在50 nm左右. 用此纳米复合粒子通过戊二醛交联法固定了漆酶, 固定后的酶比游离酶具有更好的贮存稳定性及操作稳定性. 这为研制高性能的光纤生物传感器打下了较好的基础.     

Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子的制备及催化特性研究

功能型复合纳米材料的设计与合成具有重要的意义.基于反相微乳液法,合成了Chitosan/Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,并应用TEM、磁滞回线、SEM能谱、XRD和zeta电位等方法表征了复合纳米粒子.此外,还研究了复合纳米粒子的电化学发光催化特性,研究结果显示:包埋于SiO2壳层中的Fe3O4可基于复合于其中的Chitosan凝胶所提供的纳米通道,而展现出一定的催化过氧化氢氧化鲁米诺的特性.     

超细尖晶石MnxCo3-xO4颗粒低温合成及氧还原催化性能(英文)

尖晶石型锰钴氧化物(₎被认为是一类重要的氧还原反应(ORR)电催化剂.除了传统的高温固态合成方法,Mn_xCo_3-xO₄通常是通过前驱体在氨水中氧化-沉淀,再在高温(150–180 oC)下晶化而合成的.高温合成方法不仅增加了能源消耗,还会导致氧化物纳米颗粒的生长.与较大颗粒的金属氧化物相比,金属氧化物超细纳米颗粒不仅可以降低扩散阻力,而且具有更大的比表面积,从而暴露出更多的活性位点,更有利于ORR的进行.因此,开发一种用于制备尖晶石型锰钴氧化物超细纳米颗粒的简便、低温合成方法是非常必要的.本文通过一种简单的低温沉淀-脱水方法,成功地合成了导电炭黑负载的尖晶石锰钴氧化物超细纳米颗粒(Mn_1.5Co_1.5O₄/C).采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了所制备尖晶石氧化物的结构和形貌,通过电催化反应及表征测试了氧化物的ORR催化性能,并探究了双金属催化剂Mn<...