[發明專利]光酶集成催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011096817.5
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112206817A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 鄭曉冰;姜艷軍;張穎;劉冠華;李赫宇;高靜
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01J31/00
• 分類號: B01J31/00;B01J31/38;B01J35/00;C02F1/30;C02F3/34;C02F101/34
• 代理公司: 石家莊旭昌知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 13126
• 代理人: 張會強

本發明提供了一種光酶集成催化劑，包括固定化載體，以及固定化結合于所述固定化載體上的漆酶，且所述固定化載體采用介孔開裂的具有晶相可控及生物相容性的半導體光催化劑。本發明同時也提供有該光酶集成催化劑的制備方法，以及該光酶集成催化劑在酚類有機污染物降解中的應用，且本發明的光酶集成催化劑在可利用漆酶對酚類有機污染物進行降解的同時，也能夠通過半導體光催化劑對酚類有機污染物進行協同降解，從而可利用光酶協同作用實現對酚類有機污染物的有效處理。

技術領域

本發明涉及有機污染物催化降解技術領域，特別涉及一種用于酚類有機污染物催化降解的光酶集成催化劑，同時，本發明也涉及該光酶集成催化劑的制備，以及該光酶集成催化劑用于酚類有機污染物催化降解的應用。

背景技術

隨著現代工業的快速發展，新興有機污染物(如酚、雙酚A、三氯生等)已漸漸成為當前環保工作中的巨大挑戰。工業中的有機污染物通過水體利用和食物鏈不斷進入人們的生活環境中，已開始對生態系統的平衡造成巨大威脅，因此消除或降解生態系統中的新興有機污染物便顯得極為重要。

酚類物質是一類非常重要的工業有機化合物，被廣泛應用的許多商品如染料、顏料、防腐劑、除草劑、殺蟲和殺菌劑等。由于酚類化合物具有不同程度的毒性，因此，生產這些物質所排放的工業廢物是很大的污染源，會對環境和人類健康造成嚴重危害。

酚類有機污染物是水體中毒性最嚴重的污染物類別之一，其穩定性高，致癌性強，因而迫切需要將其從被污染水體中去除。目前，人們已經開發出物理吸附、化學降解和酶促降解等多種策略來消除水體中的酚類污染物，在這些策略中，酶促降解由于其優異的底物選擇性，效率高以及溫和的反應條件而引起了很多關注。

漆酶(EC 1.10.3.2)是一種氧化還原電位較高的多銅氧化酶，它可以將多種酚類物質降解為醌類，或者是以分子氧為氧化劑形成不溶性聚合物。但現有技術中游離漆酶在工業應用中存在成本高、重復使用困難，以及穩定性低等瓶頸，從而限制了其在酚類有機污染物降解中的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種光酶集成催化劑，以能夠實現對酚類有機污染物的有效處理。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種光酶集成催化劑，包括固定化載體，以及固定化結合于所述固定化載體上的漆酶，且所述固定化載體采用介孔開裂的具有晶相可控及生物相容性的半導體光催化劑。

進一步的，所述半導體光催化劑采用二氧化鈦半導體光催化劑。

進一步的，所述二氧化鈦半導體光催化劑采用形貌調控的多晶相二氧化鈦，且所述多晶相二氧化鈦中包括銳鈦礦相和金紅石相。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：

本發明的光酶集成催化劑通過漆酶與半導體光催化劑的固定化結合，在可利用漆酶對酚類有機污染物進行降解的同時，也能夠通過半導體光催化劑對酚類有機污染物進行協同降解，從而可利用光酶協同作用實現對酚類有機污染物的有效處理。

與此同時，通過介孔開裂并具有晶相可控及生物相容性的半導體光催化劑負載漆酶，可利用半導體光催化劑的開裂介孔結構所形成的大的比表面積和孔體積，能夠為漆酶提供大量的附著位點，并有助于光催化過程中對光的折射，進而能夠提高半導體光催化劑的降解能力，有利于實現對酚類有機污染物的有效處理。

本發明同時也提出有上述光酶集成催化劑的制備方法，所述制備方法包括將固定化載體與漆酶溶液混合，使漆酶固定化結合于所述固定化載體上，并進行分離得到光酶集成催化劑。

進一步的，所述半導體光催化劑采用二氧化鈦半導體光催化劑。

進一步的，所述二氧化鈦半導體光催化劑采用形貌調控的多晶相二氧化鈦，且所述多晶相二氧化鈦中包括銳鈦礦相和金紅石相。