多級孔二氧化硅的合成及在酶固定化中的應(yīng)用研究.pdf

1、多級孔二氧化硅由于其特有的物理化學(xué)性質(zhì)，大的比表面積以及可調(diào)的介孔結(jié)構(gòu)，在酶的固定化中表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。多級孔二氧化硅內(nèi)部具有多尺度孔道，其中大的孔道可以實現(xiàn)酶分子的有效固載，而小的孔道可以充當(dāng)反應(yīng)物分子的傳輸通道，因而可以顯著提高酶分子的固載效率以及固定化酶的生物催化活性。目前，合成多級孔二氧化硅的方法存在合成材料的形貌不易控制，模板材料往往較貴，多種模板劑的競爭作用較難控制，合成過程比較復(fù)雜等問題。本論文致力于多級孔二氧化硅材料

2、合成新方法的探索并研究其在酶固定化中的應(yīng)用研究，開展了以下研究工作：
　?。?）介孔SBA-1的合成及對溶菌酶的固載性能研究
　　以帶相反電荷陰離子聚電解質(zhì)聚丙烯酸（PAA）和陽離子表面活性劑氯代十六烷基吡啶（CPC）與所形成的介晶復(fù)合物為動態(tài)模板，正硅酸丙酯（TPOS）為硅源，在堿性條件下，合成具有立方Pm-3n孔結(jié)構(gòu)的SBA-1納米顆粒。通過在合成中引入1，3，5-三甲苯（TMB）擴(kuò)孔劑，合成介孔孔徑在2.5nm-5.3

3、nm范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的單分散介孔SBA-1納米顆粒；以合成的不同孔徑的SBA-1納米顆粒為載體材料，溶菌酶為典型生物酶分子，考察并比較了各種載體材料對溶菌酶的固定化性能。研究表明，具有合適孔徑和介孔有序性的介孔SBA-1納米顆粒在溶菌酶的固定化中表現(xiàn)出優(yōu)異的固載性能和低的酶滲漏率。
　?。?）多級孔結(jié)構(gòu)SBA-1的合成及對木瓜蛋白酶的固載性能研究
　　以更加廉價的陰離子聚電解質(zhì)聚（甲基乙烯基醚-alt-馬來酸）（P(MVE-al

4、t-MA)）與陽離子表面活性劑CPC形成的介晶復(fù)合物為模板，正硅酸乙酯（TEOS）為硅源，成功制備出了多級孔結(jié)構(gòu)的有序介孔SBA-1（HSBA-1）。合成的HSBA-1具有著良好形貌和規(guī)則有序立方相籠狀孔結(jié)構(gòu)，且材料的內(nèi)部同時具有平均孔徑為2.9nm有序介孔和27nm的泡沫狀介孔。另外，以木瓜蛋白酶作為客體酶，HSBA-1為載體，研究多級孔結(jié)構(gòu)介孔SBA-1對酶的固載性能。結(jié)果表明，HSBA-1對木瓜蛋白酶的吸附具有快速的吸附動力學(xué)，而

5、且在pH為8.5條件下HSBA-1對木瓜蛋白酶具有最大的吸附量。以游離酶和HSBA-1對木瓜蛋白酶的吸附量為215mg/g的固定化酶為考察對象，通過比較游離酶和固定化酶的催化性能，發(fā)現(xiàn)相比于游離酶，固定化酶的熱穩(wěn)定性以及pH的穩(wěn)定性有了明顯的提高。
　　（3）空心介孔二氧化硅的合成
　　設(shè)計合成了一種表面具有季銨鹽基團(tuán)的聚苯乙烯-co-聚4-乙烯苯基-N,N-二乙基胺鹽酸鹽（PS-co-PVEAH）核殼結(jié)構(gòu)聚合物微球，并以其

6、作為模板，在十六烷基三甲基溴化銨的存在下，通過TEOS在聚合物微球表面溶膠-凝膠技術(shù)制備空心介孔二氧化硅微球（HMSMs）。由于PS-co-PVEAH核殼聚合微球表面具有Lewis堿性質(zhì)的季銨鹽基團(tuán)，使得TEOS的溶膠-凝膠過程僅發(fā)生在聚合物微球表面，而CTAB則作為HMSMs殼層的介孔模板，去除模板后，得到HMSMs。另外，通過調(diào)節(jié)模板PS-co-PVEAH核殼結(jié)構(gòu)聚合微球的尺寸，合成空心核尺寸在256nm-148nm，殼厚度在9nm