新型有机-无机纳米复合粒子的制备及其固定化漆酶研究

制备了四氨基酞菁钴(CoTAPc)-Fe3O4纳米复合粒子, 用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)、场发射扫描电镜(FEG-SEM)及振动样品磁强计等对其进行了表征. 结果表明, 形成了CoTAPc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, 平均粒径为70 nm, 矫顽力为316.4 A/m, 接近超顺磁性. 以此纳米复合粒子作为载体, 通过交联法固定漆酶, 固定化酶最适反应温度为45 ℃, 最适pH为3; 固定化酶比游离酶具有更好的热稳定性、贮存稳定性及操作稳定性, 且易于分离.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

用于α-胰凝乳蛋白酶固定化的氨基超顺磁纳米凝胶的光化学合成与表征

通过霍夫曼降解光化学原位聚合制备的聚丙烯酰胺包覆的Fe3O4纳米粒子得到了氨基化磁性纳米凝胶, 用缩合剂1-乙基-3-(3-二甲胺)碳二亚胺成功地将α-胰凝乳蛋白酶固定到氨基化磁性纳米凝胶上, 并采用光子相关光谱、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线粉末衍射和热重-示差扫描量热联用等多种手段对其进行了表征. 固定化了的α-胰凝乳蛋白酶平均粒径约为31 nm; 热重法测得每克凝胶上的载酶量为69 mg, BCA 法测得每克凝胶上的载酶量为61 mg; 酶的固定化和氙灯辐照并未改变Fe3O4的晶形结构; 固定化酶比活力为0.93 U/(mg·min), 为自由酶活力的59.3%; 磁含量高达88%, 具有优异的磁响应性能, 可应用于诸多生物医药领域的快速检测、分离及酶的再生利用.     

单个Fe2O3@Au粒子的偏振表面增强拉曼光谱

本文首次报道了单个纺锤形Fe2O3@Au颗粒的偏振相关的SERS光谱, 为研究SERS机理提供了实验依据.     

纳米Fe3O4/聚苯乙烯均匀分散体系的制备及结构

用化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,以油酸为表面活性剂,苯乙烯为载液,制备了稳定的纳米Fe3O4可聚合磁流体,将可聚合磁流体经自由基引发聚合制成纳米Fe3O4/聚苯乙烯均匀分散体系,用WAXRD研究了Fe3O4纳米粒子的结晶情况;用FTIR研究了油酸表面改性前后Fe3O4粒子表面官能团的变化;用TEM研究了Fe3O4颗粒的粒径大小及其在苯乙烯单体和聚苯乙烯中的分散情况;用DSC和TGA研究了纳米Fe3O4/聚苯乙烯均匀分散体系的玻璃化转变温度(Tg)和热稳定性,结果表明,合成的纳米Fe3O4为立方晶型,平均粒径在10nm左右,油酸分子在Fe3O4表面是化学吸附,经表面处理的Fe3O4超细颗粒在苯乙烯和聚苯乙烯基体中分散较均匀.界面粘结较好,含1.8％Fe3O4纳米颗粒的聚苯乙烯的最大热失重温度比聚苯乙烯提高了13K,Fe3O4/聚苯乙烯复合体系的饱和磁化强度σs为17.43emu/g.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

表面引发原子转移自由基聚合方法合成Fe3O4/PMMA复合纳米微粒

采用表面引发原子转移自由基聚合方法合成了核壳结构的磁性高分子纳米微粒. 作为聚合反应引发剂的3-氯丙酸, 首先与油酸修饰的Fe3O4纳米微粒表面的部分油酸置换, 然后在Fe3O4纳米微粒表面引发甲基丙烯酸甲酯聚合, 合成的纳米复合材料用TEM, FTIR, XRD和DSC表征. 磁性测试结果表明, 所制备的磁性高分子纳米微粒仍具有超顺磁性, 但由于聚合物的存在, 其饱和磁化强度降低.     

Fe3O4纳米晶的粒径控制合成、表征及其吸波性能

采用十二烷基磺酸钠和聚乙二醇作为保护剂, 成功地制备出Fe3O4纳米晶. 通过改变实验条件, 可在10~200 nm范围内有效调控Fe3O4纳米晶的粒径. 采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等对样品的微观结构、粒径和形貌进行了分析. 结果表明, 所得尖晶石型Fe3O4纳米晶粒径均匀, 形貌均为球形. 利用振动样品磁场计测量了不同粒径样品的磁性能. 结果显示, 粒径小时, 随着粒径的增加, Fe3O4的饱和磁化强度Ms逐渐增加, 但当粒径增加到80 nm时, Ms达到最大值; 随着粒径的减小, 矫顽力也随之减小. 利用矢量网络分析仪对不同粒径样品的电磁性能和吸波性能进行了研究, 结果表明, 当Fe3O4纳米晶的粒径小于100 nm时, 吸波性能良好, 其中, 粒径为20 nm的样品吸收峰的峰值在8 GHz附近达到了-32 dB.     

磁性纳米金共价固定癌胚抗原单克隆抗体的电流型免疫传感器

合成了Fe3O4/Au磁性复合纳米粒子, 在粒子表面通过自组装硫脲分子使表面氨基化, 再用戊二醛共价交联固定癌胚抗原抗体(anti-CEA). 在外加磁场的作用下, 将anti-CEA复合磁性粒子吸附在固体石蜡碳糊电极表面, 制成了新型电流型免疫传感器. 免疫电极在含有癌胚抗原CEA和辣根过氧化物酶标记的癌胚抗原(HRP-CEA)的混合溶液中温育, CEA和HRP-CEA与固定在电极表面的anti-CEA发生竞争反应, 导致HRP对H2O2的催化降解作用的改变, 从而可间接测定CEA. 由于标记的HRP可催化降解H2O2, 导致媒介体间苯二酚浓度改变, 使测定的灵敏度大大提高. 响应电流与CEA质量浓度的对数在2~160 ng/mL的范围内呈线性关系, 检出限为0.57 ng/mL(3σ法). 该免疫传感器具有制作简单、价廉及表面易于更新等特点.     

Mn-Fe/Al2O3催化剂的低温脱硝性能研究

以Al_2O_3为载体,Fe、Mn为活性组分,采用浸渍法制备了Mn-Fe/Al_2O_3催化剂,研究了Mn-Fe/Al_2O_3催化剂的低温脱硝性能.实验结果表明,Fe负载量为7%时,7Fe/Al_2O_3催化剂显示出较佳的低温脱硝性能;添加Mn能明显改变7Fe/Al_2O_3催化剂低温脱硝性能,其中当Mn/Fe质量比为11∶7时,11Mn7Fe/Al_2O_3催化剂获得最佳低温脱硝效率.对催化剂的表征结果表明,比表面积和孔径的大小不是决定催化剂性能高低的主要因素;Mn O2和Fe2O3在x Mn7Fe/Al_2O_3催化剂中具有较强的相互作用,影响活性组分微观晶体结构,改善活性组分分散程度,从而提高了催化剂的低温脱硝性能;Fe的添加使催化剂表面酸性位点数目增加,从而提高7Fe/Al_2O_3催化剂的低温脱硝效率.添加Mn不仅增多了11Mn7Fe/Al_2O_3催化剂表面酸性位点数目增加,而且使催化剂表面出现新的中强性酸位点,使其低温脱硝效率进一步提高;经过详细分析,结果表明表面吸附氧Oβ、Mn4+和Fe3+的含量较高是11Mn7Fe/Al_2O_3催化剂脱硝活性较高的主要原因.     

Immobilization of cellulase in nanofibrous PVA membranes by electrospinning

Electrospinning is a nanofiber-forming process by which either polymer solution or melt is charged to high voltages. With high specific surface area and porous structure, electrospun fibrous membranes are excellent candidates for immobilization of enzymes. In this paper, immobilization of cellulase in nanofibrous poly(vinyl alcohol) (PVA) membranes was studied by electrospinning. PVA and cellulase were dissolved together in an acetic acid buffer (pH 4.6) and electrospun into nanofibers with diameter of around 200 nm. The nanofibrous membranes were crosslinked by glutaraldehyde vapor and examined catalytic efficiency for biotransformations. The activity of immobilized cellulase in PVA nanofibers was over 65% of that of the free enzyme. Nanofibers were superior to casting films from the same solution for immobilization of cellulase. The activity of immobilized cellulase descended with ascending in enzyme loading efficiency and crosslinking time, which retained 36% its initial activity after six cycles of reuse.     

介孔SiO2/Fe3O4中空磁性微球的漆酶固定化

以介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球作为载体,采用物理吸附法对漆酶进行固定化,考察了时间、温度和pH值对漆酶固定化效果的影响,并对固定漆酶的活性及稳定性进行了研究.结果表明,介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球吸附漆酶分子后,介孔材料的比表面积与孔体积均减小.在3 h时复合微球对漆酶的吸附达到平衡,复合微球中介孔SiO2对漆酶的有效固定量为689 mg/g,大大高于纯介孔材料MCM-41的漆酶固定量(319 mg/g).在pH=3～6的条件下,复合微球中固定漆酶仍保持70%以上的相对酶活.当温度不高于60℃时,固定漆酶的相对酶活仍保持65%以上.固定漆酶的pH稳定性和热稳定性都明显优于游离漆酶,固定漆酶的米氏常数为1.05 mmol/L,与游离漆酶相比,固定漆酶与底物的亲和力有所降低.当2,4-二氯苯酚的浓度为10 mg/L时,固定漆酶对其去除率在6 h时达到81.6%,表现出很好的催化活性.     

青霉素G酰化酶在含环氧基团的顺磁性聚合物微球上的固定化（英文）

青霉素G酰化酶(PGA)是一种重要的工业生物催化剂,常用于以青霉素G为底物生产7-氨基去乙酰氧基头孢烷酸(7-ADCA)和6-氨基青霉烷酸(6-APA)等半合成β-内酰胺类抗生素.然而,PGA较差的稳定性和可重复使用性能限制了其在工业上的广泛应用.因此,将PGA固定在固体载体上是很有必要的,可以形成一种可重复使用的高性能的多相催化剂.用于生物酶固定化的良好载体应具备以下条件:(1)载体表面具有可用于与生物酶多点结合的高密度的官能团;(2)载体具有较大的比表面积以固定更多的生物酶.通常情况下,可以通过减小载体的粒径来增加其比表面积,然而,小粒径的载体很难从反应混合液中分离出来,造成固定化酶回收使用困难.为了将聚合物微球的优异固定化性能与磁性纳米粒子的独特顺磁性结合起来,我们制备了一种含环氧基团的顺磁性聚合物微球作为PGA的固定化载体.但由于Fe_3O_4纳米颗粒具有较高的表面能,在反相悬浮聚合反应过程中容易团聚成大颗粒,从而导致制备的顺磁性聚合物微球的磁体含量、表面形貌和粒径分布存在差异.此外,Fe_3O_4纳米颗粒与聚合反应单体之间的相容性不好,使得部分磁性颗粒不能很好地包埋于聚合物微球内部,影响固定化酶的活性和操作稳定性.本文以N,N′–亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,以甲基丙烯酸缩水甘油酯和烯丙基缩水甘油醚为功能性单体,用反相悬浮聚合方法在SiO_2包覆的Fe_3O_4纳米颗粒表面成功制备出含环氧基团的顺磁性聚合物微球.用SEM,FT-IR,XRD,VSM和低温氮气吸附等手段对含环氧基团的顺磁性聚合物微球进行了表征.研究了SiO_2对Fe_3O_4纳米颗粒的包覆和Fe_3O_4/SiO_2纳米颗粒的数量对于固定化酶的初始活性和操作稳定性的影响.SiO_2在反相悬浮聚合过程中发挥重要作用,用SiO_2对Fe_3O_4纳米颗粒进行亲水性改性,有效改善了Fe_3O_4纳米颗粒与聚合反应单体的相容性,将其引入反相悬浮聚合体系中,可以制备得到球形度好、粒径分布均匀和超顺磁性的含环氧基团的顺磁性聚合物微球,其中当Fe_3O_4/SiO_2纳米颗粒的质量比为7.5%时制备的含环氧基团的顺磁性聚合物微球具有最好的PGA固定化性能.PGA通过其活性非必需侧链基团–氨基与顺磁性聚合物微球表面的环氧基团的共价结合来制备顺磁性固定化酶,该固定化PGA的初始活性为430 U/g(wet),在外加磁场的作用下容易回收使用,重复使用10次后可保留99%的初始活性,具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,具有较好的工业应用前景.     

磁性纳米颗粒固定化细菌纤维素酶的活性和稳定性

在氨水溶液中进行Fe+2和Fe+3离子共沉淀并水热处理后制得磁性纳米颗粒Fe3O4,通过戊二醛活化将纤维素酶固定于其上。采用基于响应面法的Box-Behnken法(BBD)优化了制备条件,如磁性纳米颗粒浓度、戊二醛浓度、酶浓度和交联时间。 BBD分析结果表明,用实验数据可合理调节二次模型。利用生成的基于统计数据的等高线评价了响应面的变化,以理解纳米颗粒和酶活性之间的关系。运用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱表征了纳米颗粒上酶的尺寸、结构、形貌和结合情况。采用诸如pH值、温度、重复使用性和存储能力分析了固定化纤维素酶的活性和稳定性。发现固定后的纤维素酶表现出更好的稳定性和活性。     

Immobilization of Penicillin G Acylase on Calcined Layered Double Hydroxides

A hydrotalcite-like Mg2 /Al3 layered double hydroxide (LDH) material was prepared by means of amodified coprecipitation method involving a rapid mixing step followed by a separate aging process. LDH calcined at 500℃ , denoted as CLDH, was characterized by XRD, IR and BET surface area measurements.CLDH has a poor crystalline MgO-like structure with a high surface area and porosity. CLDH was used as asupport for the immobilization of penicillin G acylase(PGA). The effect of varying the immobilization conditions, such as pH, contact time and the ratio of enzyme to support, on the activity of the immobilized enzymein the hydrolysis of penicillin G has been studied. It was found that the activity of the immobilized enzyme decreased slightly with decreasing pH and reached a maximum after a contact time of 24 h. The activity of theimmobilized enzyme increased with increasing the ratio of enzyme to support. It was found that the adsorption of PGA inhibited the expected reaction of CLDH with an aqueous medium to regenerate a LDH phase. Itsoriginal activity(36%) after 15 cycles of reuse of the immobilized enzyme was retained, but no further loss in the activity was observed.     

A Study of the Hydrolysis of Waste Paper Cellulose with a Vertically Hanging Immobilized Cellulase Reactor and the Reuse of the Immobilized Cellulase

A commercialized cellulase from Trichoderma reesei has been successfully immobilized by using calcium alginate gel in our laboratory. The waste paper cellulose was hydrolyzed with a special design of the reactor to form a vertically hanging immobilized cellulase under the optimum conditions of pH 4.0 and 45 °C. Glucose, cellobiose and xylose are the major hydrolysis products. The glucose production from the hydrolysis with the vertically hanging immobilized cellulase was about 1.73‐fold better than the freely suspended immobilized cellulase. The average diameter of the immobilized cellulase pellets was 4.190 ± 0.291 mm. UV light irradiation deactivates the activity of the immobilized cellulase. The advantage of the vertically hanging immobilized cellulase reactor is an easy recycle and reuse of the immobilized cellulase. Washing and soaking the recycled immobilized cellulase with distilled water for one day can restore its activity to a small extent. Overall, the application of the hanging immobilized cellulase reactor for waste paper cellulose hydrolysis is successful.     

纳米Fe2O3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性

Using the surfactant（PVA）in the preparation process,the nano-iron oxide / Bentonites were prepared through a reaction between a solution of iron salt and a dispersion of Bentonite clay. The X-ray diffraction（XRD）results reveal that the catalysts mainly consist of α-Fe2O3 . The photo-catalytic activity of iron oxide / Bentonites was examined in the photo-assisted degradation of an organic azo-dye Orange Ⅱ. It is found that the photo-catalytic activity of the catalysts is much higher than that of α-Fe2O3 . The experimental results（using the different catalysts in which the quantities of Fe2O3 are equal）demonstrate that the photo-catalytic activity of catalysts is as follows:Fe-A > Fe-B > Fe-C > Fe-D. In addition,the research shows that Orange Ⅱ degradation ratio of heterogeneous photo-Fenton process is higher than that of homogeneous one.     

磁性Fe_3O_4@PS@PAMAM-Ag复合催化粒子的制备及其可再生催化性能(英文)

采用聚苯乙烯(PS)包裹Fe3O4磁性纳米粒子,制得Fe3O4@PS复合微球,以此作为磁性载体,通过微球表面的羧基将聚酰胺-胺类树形大分子(PAMAM)连接到磁性载体上,然后使Ag纳米粒子镶嵌在树形分子层中,制得可再生的金属复合催化粒子Fe3O4@PS@PAMAM-Ag.并采用红外光谱、扫描电镜、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线光电子能谱等方法对复合催化粒子进行了表征,结果表明,树形分子可以较好地分散和稳定金属Ag纳米粒子,所制复合催化粒子表面Ag含量为1.64%,具有较高的催化还原对硝基苯酚的活性.同时,利用外加磁场可以方便快捷地从反应体系中分离出来,继续用于下一次反应中,复合催化粒子循环使用6次后,仍保持完全的催化性能.     

MnO2纳米粒子固载纤维素酶用于高效水解农业废弃物制备生物乙醇

纤维素酶是一种有效的纤维质类物质水解催化剂,工业应用时可通过固定化纤维素酶来降低其成本。本文将烟曲霉原变种JCF产生的纤维素酶固定在MnO2纳米颗粒上。 MnO2可提高纤维素酶的活性,并充当一个更好的载体。采用扫描电镜表征了所制MnO2纳米粒子及其负载纤维素酶的表面性质,以傅里叶变换红外光谱分析了固定在MnO2纳米粒子上纤维素酶的官能团性质。纤维素酶在MnO2纳米粒子上最大的固定化效率为75%。考察了固定化纤维素酶的活性、操作pH值、温度、热稳定性和重复使用性等性质。结果表明,所制固定化酶的稳定性比游离酶更高。固定于MnO2纳米粒子上的纤维素酶可用于纤维质类物质的水解反应,且能在较宽的温度和pH值范围内使用。表征结果证实了该催化剂具有非常高的催化纤维素类物质水解的活性。