[發明專利]一種磁性光酶復合催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210193905.6
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102728410A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉春朝;王鋒;郭晨
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J31/40;A62D3/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 梁曉霏

技術領域

本發明涉及一種新型磁性光酶復合催化劑，具體地，本發明涉及一種將二氧化鈦光催化與漆酶酶催化的電子傳遞鏈耦合的磁性光酶復合催化劑及其制備方法。

背景技術

漆酶（苯二醇∶氧化還原酶，EC?l.10.3.2）是一種含銅的多酚氧化酶，和植物中的抗壞血酸氧化酶、哺乳動物的血漿銅藍蛋白同屬藍色多銅氧化酶家族。漆酶能通過4個電子將O₂催化還原成水，并且伴隨著一些酚類底物的氧化。漆酶氧化酚類、芳香胺類等物質的催化反應具有反應條件溫和、選擇性高、催化效率高的優點。漆酶是最具有應用前景的氧化還原酶之一，主要用于有機合成、環境污染物的降解和染料脫色、生物檢測和電化學分析、造紙工業中的紙漿漂白和廢水處理、纖維原料的降解等。

然而，在漆酶的催化氧化過程中，電子從底物向漆酶的傳遞是該反應的限速步驟，成為漆酶催化需要解決的核心問題之一（Oxidation?of?Phenols,Anilines,and?Benzenethiols?by?Fungal?Laccases:Correlation?between?Activity?and?Redox?Potentials?as?Well?as?Halide?Inhibition,Feng?Xu,Biochemistry，1996,35:7608-7614）。此外，由于游離漆酶易失活、無法回收且產品價格較高，造成了其應用成本的上升。利用磁性載體進行酶的固定化，不僅可以大大改善酶的穩定性、催化活性、選擇性和抗抑制性，有利于固定化酶從反應體系中分離和回收，適合于大規模連續化操作，并可利用磁場控制固定化酶的運動方式和方向，提高酶的催化效率。

利用半導體光催化劑處理各類污染物廢水的研究已有大量的報道，其降解對象涉及酚類、染料、多環芳烴等多種重要有機化合物和部分無機化合物。光催化氧化以N型半導體為催化劑，其中TiO₂活性高、對人體無害，具有穩定的化學性質、紫外屏蔽作用、耐光腐蝕、難溶，并且具有較深的價帶能級，可使一些吸熱的化學反應在被光輻射的表面得到實現和加速，加之無毒、成本低，所以被廣泛用作光催化氧化反應的催化劑。

磁性二氧化鈦納米粒子及其光催化特性的研究已有文獻報道，磁核的摻雜提高了TiO₂對可見光的吸收效率（磁性二氧化鈦納米粒子的制備及其光催化性能,李和平等,分子催化,2008,6(22),555-560）。在酶與TiO₂協同作用處理酚類廢水上，Meizler等采用表面包覆TiO₂的玻璃珠進行辣根過氧化物酶的固定化，其目的是通過TiO₂的光催化破壞酶氧化形成的聚合物，減少其對酶的抑制作用（A?novel?glass?support?for?the?immobilization?and?UV-activation?of?horseradish?peroxidase?for?treatment?of?halogenated?phenols,Alon?Meizler.,etc.,Chemical?Engineering?Journal,2011,172:792-798）。已有的研究表明，水中O₂與TiO₂表面電子（e^-）的結合成為TiO₂光催化的限速步驟，而采用通入過量的氧或負載惰性金屬的方法加快電子傳遞的作用是有限的（Photocatalytic?oxidation?of?organics?in?water?using?pure?and?silver-modified?titanium?dioxide?particles,Vamathevan?V.,etc.,Journal?of?Photochemistry?and?Photobiology?A:Chemistry，2002,148:233-245.）。