[發明專利]一種氮摻雜二氧化鈦和碳化鈦共修飾PVDF膜固定化漆酶及其方法和應用

在審

• 申請號: 202211260198.8
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115404225A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 朱浩;尹大學;鐘瑞;王童;王玥;班颯
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N11/14;C02F3/34
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明屬于膜固定化酶技術領域。本發明提供了一種氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾PVDF膜固定化漆酶及其方法，包含如下步驟：鈦醇鹽、醇、氮摻雜劑和水反應制備氮摻雜TiO₂；Ti₃AlC₂、氟化鋰和鹽酸反應制備Ti₃C₂；氮摻雜TiO₂、水、Ti₃C₂、羥乙基纖維素和聚乙烯醇反應，得到溶膠后涂覆在PVDF表面；之后與交聯劑反應，將反應產物、水和漆酶粉末反應，得到氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾PVDF膜固定化漆酶。本發明產物的酶載率為70～80％，可使用5～20次，用于降解廢水中的微污染物，降解率可達98～99％；漆酶的酶活性回收率可達95～99％；本發明的方法簡單，易于操作，適合推廣應用。

技術領域

本發明涉及膜固定化酶技術領域，尤其涉及一種氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾PVDF膜固定化漆酶及其方法和應用。

背景技術

TiO₂光催化可有效去除頑固化合物，并且具有高光催化活性、化學穩定性、無毒性和低成本等優點，常被用于凈化廢水，其中對雙酚A的去除效果良好。但由于TiO₂的寬帶隙(3.2eV)，只能吸收紫外光(UV)(λ390nm)，而紫外光子通量僅占整個太陽光譜的3-5％，人工紫外光的使用又會消耗大量的能量、提高經濟成本。因此，需要將TiO₂進行改性，以將其光吸收擴展到可見光譜區域。

近年來研究表明，漆酶是降解雙酚A的最優選擇，因為其不僅在中等操作條件下具有良好穩定性、高催化效率和廣泛的特定性，而且酚類化合物在漆酶的氧化作用下會形成大的不溶性聚合物，可通過過濾或沉降的方法，將其從水相中快速去除。為了降低漆酶的使用成本，提高漆酶的穩定性及其對環境的耐受性，選擇合適的載體，將漆酶進行固定化，以此延長了漆酶的使用壽命，使漆酶在廢水凈化處理、生物傳感器等方面的應用前景變得更為廣闊。

MXene作為一類新的二維(2D)過渡金屬碳化物(或氮化物)，具有獨特的金屬導電性、生物相容性和良好的水相分散性，可通過用氫氟酸剝離Ti₃AlC₂合成，將其用作載體，表面具有大量的-OH封端，能為固定化酶提供有利的微環境并保持它們的生物活性和穩定性。

因此，研究開發一種固定漆酶的氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾的PVDF膜的制備方法，來解決現有技術中TiO₂只能吸收紫外光的問題以及提高漆酶在廢水凈化處理的穩定性，延長使用壽命具有良好的前景。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足提供一種氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾PVDF膜固定化漆酶及其方法和應用。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種氮摻雜TiO₂和Ti₃C₂共修飾PVDF膜固定化漆酶的方法，包含如下步驟：

1)將鈦醇鹽、醇、氮摻雜劑和水進行反應后離心，沉淀物進行煅燒，得到氮摻雜TiO₂納米顆粒；

2)將Ti₃AlC₂、氟化鋰和鹽酸反應后順次經過離心、超聲、干燥，得到Ti₃C₂納米片；