介孔分子筛SBA-15的功能化改性及酶固定化研究

介孔材料具有均匀可调的孔道、较大的孔容和很大的比表面积,是固定化酶的重要载体。其中,介孔分子筛SBA-15上含有大量具有化学活性的自由硅羟基,可以通过化学修饰引入功能化基团来改善SBA-15的表面微环境及其与生物酶分子的亲合作用,实现生物酶和载体材料的共价结合,进而提高固定化生物酶的催化活性,具有很高的实用价值,得到了长足发展。此文综述了近年来介孔分子筛SBA-15的功能化改性及其酶固定化的研究进展,着重介绍了-NH2和-COOH功能化SBA-15在固定化生物酶上的研究现状,并展望了其发展前景。     

介孔分子筛SBA-15中胰蛋白酶组装及催化活性研究

在酸性条件下以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、非离子表面活性剂Pluronic P123为模板剂合成了介孔分子筛SBA-15,将其作为载体,对胰蛋白酶进行了固定化研究.其固定化后的装载量、温度、粘度等指标表明,固定化后的酶仍具有较高的酶活性,这为胰蛋白酶的实际应用提供了理论基础.     

SnO_2-SBA-15介孔分子筛的制备与表征

首先以P123、正硅酸乙酯为原料合成了SBA-15介孔分子筛,然后利用氯化亚锡的水解反应在SBA-15介孔分子筛表面及孔道内部沉积纳米SnO_2,对其进一步功能化,成功制备出了SnO_2-SBA-15介孔分子筛.采用多晶X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析、同步热分析、氮气吸脱附等技术手段对材料的结构组成进行了表征,结果表明纳米二氧化锡成功负载到了SBA-15介孔分子筛表面和孔道内部.     

研磨对介孔分子筛SBA-15结构的影响

考察了研磨对经不同脱模方法得到的SBA-15介孔分子筛的结构的影响.用N2吸附-脱附、XRD、FT-IR、29Si CP MAS NMR等手段对样品的结构进行了表征,发现研磨对SBA-15的孔结构有一定的破坏作用,导致样品的长程有序性降低,表面积、孔容下降,孔径减小.同时,研磨增加了孔壁中的结构缺陷,机械压力使孔壁发生了收缩,壁中的小孔/微孔减少.对不同方法脱模的介孔样品,焙烧脱模样品的机械性能强于乙醇抽提脱模样品,研磨对其结构的影响较小,这是由于焙烧过程有利于孔壁缩合和紧固的缘故.     

一种合成大孔径SBA-15介孔分子筛的新方法

通过加入无机盐硝酸铵辅助合成大孔径介孔分子筛SBA-15,用小角X-射线粉末衍射(SAXS)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附脱附等手段对分子筛进行了表征.结果表明:合成的大孔径分子筛SBA-15具有高度有序的介孔结构,孔径约12 nm,比表面积894 m~2·g~(-1),孔容为2.6 cm~3·g~(-1);不加硝酸铵则不能得到具有高有序度的介孔材料.     

SBA-15负载二氯二茂锆催化剂的制备及催化乙烯聚合反应

以介孔分子筛SBA-15为载体负载二氯二茂锆配合物制备了SBA-15负载二氯二茂锆催化剂,在助催化剂MMAO作用下,该负载催化剂常压下可高活性催化乙烯聚合,通过XRD、TEM、DSC表征了SBA-15负载催化剂和所得聚乙烯,结果发现:因载体的孔道效应而生成了纤维状聚乙烯.考察了反应温度、Al/Zr摩尔比对乙烯聚合活性的影响.     

纤维素酶固定化研究

利用固态发酵法从瑞氏木霉QM9414发酵液中提取纤维素粗酶液,然后将其固定在壳聚糖上,测定粗酶液的酶活力,固定化酶与粗酶的最适pH,最适温度和Km值.结果表明,粗酶液的蛋白质含量为33.33 ug/mL,酶活力为120 IU/mL.固定化酶的最适温度为60℃而粗酶液为50℃,粗酶液的最适pH=5,固定化酶的最适pH=4,固定化酶的Km值3.592 01×10-2,粗酶液的Km值为4.076 04×10-2,表明固定化酶的很多性质均优于游离酶液.     

功能化介孔材料MgAlO/SBA-15的制备、表征及其应用

本文在溶胶-凝胶体系中直接合成了Mg-Al化学修饰的介孔材料MgAlO/SBA-15。高分辨电镜(HRTEM)显示该功能化材料仍然保持了SBA-15的介孔结构。27Al和29Si MAS NMR表明Al插入了Si-O骨架,这些骨架取代的Al造成了强酸中心,NH3-TPD结果表明随着Al负载量的增加酸量上升。修饰后的介孔材料对环境毒物分子亚硝胺具有选择性吸附的作用,使其在更低的温度下被催化降解,是一种环境友好型净化新材料。     

分子筛固定化葡萄糖淀粉酶的制备

以改性分子筛作为固定化酶的载体,用固定化葡萄糖淀粉酶生产葡萄糖。一种新的基于多次吸附多次戊二醛交联的固定化方法增加了固定化葡萄糖淀粉酶的稳定性,另讨论了该方法的机理。制备的固定化葡萄糖淀粉酶在柱反应器中水解淀粉连续使用２２ｄ,产物ＤＥ值维持在９５左右基本保持不变。     

Cu/Zr/SBA-15的制备及其对水中四环素的吸附性能

为高效去除废水中残留的四环素,通过水热合成法制备了Cu、Zr掺杂的SBA-15介孔分子筛Cu/SBA-15、Zr/SBA-15和Cu/Zr/SBA-15.通过XRD、FT-IR、SEM等对样品进行表征,并进行N₂吸附-脱附实验.结果表明,3种分子筛样品均具有孔道均一的介孔结构,活性组分Cu、Zr在Cu/Zr/SBA-15上分散均匀.3种样品中,Cu/Zr/SBA-15对四环素的吸附性能最佳,主要是因为Cu(Ⅱ)和四环素分子上供电子基团的配位作用以及Zr(Ⅳ)产生的路易斯酸与供电子基团的酸碱吸附作用.通过Langmuir模型对吸附平衡数据拟合,20, 30, 40℃时Cu/Zr/SBA-15对四环素的饱和吸附量分别为127.9, 160.4, 185.3 mg·g^-1.Cu/Zr/SBA-15吸附四环素的过程符合拟二级动力学模型,吸附速率快,稳定性较好.     

酸掺杂型SBA-15基介孔复合材料的研究进展

综述了酸掺杂介孔分子筛SBA-15复合材料的研究进展.对不同类型SBA-15基酸性介孔复合材料的制备方法等因素对其结构及性能的影响进行了阐述和分析,针对酸掺杂介孔分子筛SBA-15复合材料研究中存在的问题提出了相应的策略,对其研究方向和应用前景进行了展望.     

介孔分子筛SBA-15中表面羟基及模板剂去除的1H核磁共振研究

^1H超高速魔角旋转固体核磁共振技术可直接和定量地检测SBA－15表面存在的3种硅羟基，即单羟基（Hs),氢键羟基（Hh)和双羟基（Hg）。此方法可用于准确跟踪介孔分子筛的嫁接和改性过程。^1H核磁共振亦发现，在不同的萃取条件下，多种有机溶剂不能完全除去模板剂，焙烧是在嫁接前除去模板剂的有效方法。     

铜锰基SBA-15催化剂的制备及其甲苯燃烧消除的催化性能

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法分别制备了Cu、Mn和CuMn（物质的量比为1∶1）的质量分数为5%～17%的Cu/SBA-15、Mn/SBA-15和CuMn/SBA-15催化剂,以及Ce质量分数为2.5%～7%、CuMn（物质的量比为1∶1）质量分数为12%的Ce/CuMn/SBA-15催化剂,在常压固定床反应器上评价了这些催化剂对甲苯催化燃烧的反应性能,用X-射线衍射、透射电镜、程度升温还原等分析手段对催化剂的结构进行了研究。活性评价结果表明,Cu质量分数大于12%时,Cu/SBA-15催化剂具有好的活性;Mn质量分数大于8%时,Mn/SBA-15催化剂具有好的活性;CuMn质量分数大于8%时,CuMn/SBA-15催化剂具有好的活性。并且相同Cu、Mn质量分数的双组分催化剂比单组分催化剂的活性要好,在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数为2.5%～3.5%时,能提高催化剂的活性。结构研究表明,所有催化剂的SBA-15介孔结构仍然保持,并且Cu、Mn等活性组分都已分散在SBA-15分子筛的孔道中。在Ce/CuMn/SBA-15催化剂中,Ce质量分数小于5%时能促进CuMn的分散,并且提高了催化剂的氧化还原能力。     

直接法合成疏水介孔分子筛SBA-15-SO_3H固体酸及其催化性能

以三嵌段共聚物PEO20-PPO70-PEO20(P123)为模板剂,正硅酸乙酯、3-巯丙基三甲氧基硅烷和烷基硅烷偶联剂为硅源,用直接法制备了疏水性SBA-15介孔分子筛固体酸。通过X射线粉末衍射(XRD)、IR、相对润湿接触角、滴定酸量等方法对样品进行了表征。结果表明,SBA-15-SO3H具有较好的有序孔道结构,有机基团已很好的引入到SBA-15中,制备的催化剂样品C16H33-SBA-15-SO3H的润湿接触角可达91.81o,酸量达0.88 mmolH+/g。以乙酸和正丁醇的酯化反应为探针实验,考察了改性SBA-15的催化性能,结果发现样品C16H33-SBA-15-SO3H的催化效果好,乙酸转化率达86.5%。     

不同合成方法对Y/SBA-15复合分子筛的结构的影响

研究了微波水热法合成的Y/SBA—15复合分子筛与普通机械方法将Y和SBA—15混合制备的混合分子筛。采用XRD、IR、氮气吸附脱附和TEM等方法对两种分子筛进行结构表征,结果表明:红外具有565、693、958 cm-1等微孔、介孔特征峰且有偏移,孔径为1.8、6.1 nm,微波水热法合成的分子筛是同时具备微孔和介孔特征的复合分子筛,而不是简单的机械混合分子筛。     

SBA-15表面S-naproxen分子印迹聚合物微球的合成与分子识别特性

以手性药物左旋萘普生(S-naproxen)为模板分子,四乙烯基吡啶(4-VPy)为功能单体,采用表面印迹法,以介孔材料SBA-15为载体合成了能选择性识别S-naproxen的分子印迹聚合物微球.扫描电镜及孔结构分析结果表明,所合成的分子印迹聚合物微球具有粒径均匀、孔径分布窄、比表面积大等特点;同时扫描电镜、X射线衍射和红外光谱分析结果表明载体表面形成了分子印迹聚合物层,Scatchard分析表明分子印迹聚合物在自组装过程中存在两类结合位点,聚合物高亲和力和低亲和力结合位点的最大表观结合容量分别为Qmax1=2.504μmol/g,Qmax2=16.680μtmol/g;分子印迹聚合物的热力学研究表明,吸附过程可以自发进行.