MOFs材料由于具有大的比表面積、高的孔隙率、孔道可調控性、易功能化及易修飾性等獨特的性能優勢,使得此類新型多孔材料在氣體儲存、催化作用、化學傳感器、藥物傳輸及磁性材料等領域都有著廣泛的應用前景。
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然而,由于MOFs骨架在水溶液中的穩定性相對較差,所以其使材料的實際應用受到了極大的限制;另一方面,MOFs的孔道一般是2nm以下的微孔,無法容納生物大分子——酶。將MOFs材料用于酶的固定化制備納米酶反應器的研究工作鮮少報道。
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最近,陜西師范大學蔣育澄教授課題組設計制備了兩種基于Ni-MOF的多級孔NiO固定化酶反應器。在該項工作中,以Ni-MOF為前驅體,以氯化鋅為造孔劑(活化劑),采用熱分解法通過改變煅燒溫度制備得到高穩定的同時包含介孔和微孔的多級孔NiO材料(標記為MHNiO),將辣根過氧化物酶(HRP)和細胞色素C(Cyt c)兩種酶分別固載到MHNiO材料的介孔中,同時將底物富集在微孔中,得到了具有高催化活性的酶反應器。
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同時兩種固定化酶反應器較相應游離酶熱穩定性得到了顯著的提高,且均展現出較好的重復使用性。將兩種酶反應器用于實際水樣中環境毒物2,4-二氯苯酚和利福昔明的催化降解時均表現出很高的催化效率,其中固定化HRP在20min內可實現濃度為2 mg·mL-1的2,4-二氯苯酚的完全降解,而固定化Cyt c在20 min內可實現濃度為20 μg·mL-1的利福昔明完全降解,且兩種酶反應器均可以處理高濃度的2,4-二氯苯酚和利福昔明,當2,4-二氯苯酚和利福昔明的濃度達到10 mg·mL-1和120 μg·mL-1時,固定化酶的降解率均可達到90%以上,這一結果優于目前相關文獻報道。該工作為高穩定高催化活性酶反應器的制備和應用提供了一種新的思路。
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相關研究結果發表在ChemCatChem, 2019, 11, 2828
作者:Xia Gao, Yu Ding, Yude Sheng, Prof. Mancheng Hu, Prof. Quanguo Zhai, Prof. Shuni Li, Prof. Yucheng Jiang, Prof. Yu Chen
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900611
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