[发明专利]用光热纳米材料激活催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用光热纳米材料的光热特性激活催化剂的方法，更为具体地，是在催化剂具有低活性或没有活性的温度下激活催化剂的方法，该方法是通过向加入所述催化剂和光热纳米材料或催化剂-光热纳米材料复合物的反应介质进行光照射来完成的。

背景技术

催化剂可通过提高化学反应速率来诱导目标化学反应，其本身不发生反应，因此可广泛得应用于各种领域。

大部分的催化剂是在最佳温度下具有各自的最高活性。酶，作为一种催化剂，能在生物体内催化生化反应，并且对维持生命的平衡起核心作用。通常，酶在包括常温、中性pH和常压的温和条件下展现高催化活性。然而，化学催化剂在室温至500℃或更高的温度下才能展现最佳活性，而且最近在温泉或火山中发现的微生物嗜热菌（thermophiles）生产的一些酶，在接近100℃的较高的温度中展现最佳活性。一般而言，从嗜热菌中生成的酶与从嗜温菌（mesophiles）中生成的酶具有相同的功能，然而在能使嗜温菌变性的极端反应条件（如高温）下，嗜热菌会稳定地进行酶促反应。因此，这些酶具有产业价值。

此外，嗜热酶虽具有稳定性，由于他们要在高温下反应，其缺乏酶的低能和利于环境的优点。催化反应的温度越高，越能发生反应底物与反应产物的副反应，而且会消耗大量的能量。因此，如使催化剂维持活性的同时，能在很低的温度下进行反应的话，这将非常有用。

发明内容

技术问题

本发明在于提供一种方法，该方法能够在低于催化剂的最佳活化温度的温度下、在反应介质中激活催化剂。

技术方案

为达到上述目的，本发明通过将光热纳米材料的光热效果应用于催化反应中而提供激活催化剂的方法，即在反应介质中加入所述催化剂和光热纳米材料并通过照射所述反应介质来发热的方法，或者在反应介质中加入催化剂-光热纳米材料并通过照射所述反应介质来发热的方法。

有益效果

如上所述，本发明的用于激活催化剂的方法是通过在基本不改变所述反应介质的温度的状态下仅提高所述纳米材料周围的温度而激活催化剂的。从而，例如，在常温下使只在高温下被激活的化学催化剂或嗜热酶通过光照射被激活，进而节省能源。

附图说明

图1展示了由金种子颗粒合成的具有不同的纵横比（长度/直径）的金种子颗粒与金纳米棒的吸收光谱。

图2展示了在室温、4℃以及在4℃下用800nm的近红外光发光二极管（NIR-LED）照射的条件下，用HRP-金纳米棒复合物（展现最高吸光度在780nm处）进行的ABTS基质反应中获得的在414nm处的吸光度（吸收波长）。

图3展示了在室温、4℃以及在4℃下用近红外光发光二极管照射的条件下，用HRP和HRP-金纳米棒复合物进行的ABTS基质反应中获得的、在414nm处的吸光度。

图4展示了在室温、4℃以及在4℃下用近红外光发光二极管照射的条件下，用HRP、HRP-金纳米棒复合物和BSA-金纳米棒复合物/HRP混合物进行的ABTS基质反应中获得的、在414nm处的吸光度。

图5展示了在40℃、室温以及在室温下用近红外光发光二极管照射的条件下，用ADH和ADH-金纳米棒复合物进行的由NADP⁺转化成NADPH的反应中获得的、在340nm处的吸光度。

图6展示了在室温以及在室温下用近红外光发光二极管照射的条件下，用ADH-金纳米棒复合物和BSA-金纳米棒复合物/ADH混合物进行的由NADP⁺转化成NADPH的反应中获得的、在340nm处的吸光度。

图7展示了在室温、4℃以及在4℃下用近红外光发光二极管照射的条件下，用HRP和HRP-石墨烯复合物进行的ABTS基质反应中获得的、在415nm处的吸光度。

图8展示了在室温、4℃以及在4℃下用近红外光发光二极管照射的条件下，用HRP和HRP-碳纳米管（CNT）复合物进行的ABTS基质反应中获得的、在415nm处的吸光度。

图9是在45℃、在4℃下用近红外光发光二极管照射以及在85℃的条件下，用硫酸、硫酸/石墨烯以及硫酸/CNT的混合物进行的表明由食用油转化成生物柴油的结果将在HPLC数据中以峰面积展示。

具体实施方式

本发明通过将光热纳米材料的光热效果应用于催化反应中而提供激活催化剂的方法，即在反应介质中加入所述催化剂和光热纳米材料并通过照射所述反应介质来发热的方法，或者在反应介质中加入催化剂-光热纳米材料并通过照射所述反应介质来发热的方法。