[发明专利]一种酶-GO-MOFs纳米复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于酶催化剂技术领域，具体涉及一种，具体涉及一种酶-GO-MOFs纳米复合催化剂及其制备方法。

背景技术

酶固定化技术是现代生物技术中的一个核心技术，解决了酶应用过程中的很多问题，为酶的应用开辟了新的前景。固定化酶具有更高的催化活性和稳定性；且酶与产物易于分离，产物容易提纯。固定化酶的性能主要取决于固定化方法和所使用的载体，二者能直接影响固定化酶的催化活性。然而常见的固定化方法和载体均有一定的局限性，如吸附法、交联法、包埋法、共价结合法。吸附法制备简单、条件温和，不会引起酶变性或失活，然而酶的固定化程度较弱，催化过程中酶容易脱落。交联法、包埋法和共价结合对酶的固定化程度强，然而制备过程较复杂，相对剧烈的固定化条件也会使酶活降低。而常规的一些载体，如大孔树脂、介孔分子筛和二氧化硅等对酶的固载量较低，且存在传质问题，不利于快速高效地进行酶催化反应。因此，目前迫切需要开发酶的固定化方法和固定化载体，实现快速高效的进行酶催化反应。

金属有机骨架材料(MOFs)是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的多孔材料，由于具有大的比表面积和孔隙率，是酶固定化的优良载体，但由于其在水相中分散性较差，使其应用受到限制；氧化石墨烯(GO)是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，增加了亲水性和溶液可分散性。GO与MOFs材料复合，不仅可以改善MOFs性能的缺点，还可以结合两者的优势，拓宽MOFs的应用。GO-MOFs复合材料作为载体用于酶的固定化，有利于保持酶的活性和稳定性，大大提高酶的固载量和催化效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种将酶的固定化在GO-MOFs复合材料上的方法。

本分发明还要解决的技术问题是，提供上述酶-GO-MOFs纳米复合催化剂在酶反应中的应用。

一种酶-GO-MOFs纳米复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将酶溶解在水中，向其中加入改性剂，得到改性酶溶液，所述的改性剂为N-乙烯基酰胺类聚合物或者普朗尼克F-127；

(2)将氧化石墨烯与金属盐溶液混合，超声后向其中加入有机配体，得到氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料合成储备液，再次超声处理；

(3)向氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料合成储备液中加入改性酶溶液，超声处理，得到反应液；

(4)离心反应液，收集沉淀，冲洗沉淀，真空干燥，得到酶-氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料纳米复合催化剂。

其中，氧化石墨烯与金属盐溶液混合后超声的频率为40KHz，超声时间为6～12h；

其中，加入有机配体后超声的频率为40KHz，超声时间为5～30min；

其中，加入改性酶溶液后超声的频率为40KHz，超声时间为1～10min；

步骤(1)中，所述的N-乙烯基酰胺类聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚N-乙烯基己内酰胺、聚N-乙烯甲酰胺中的一种或几种的混合物。

步骤(1)中，所述的酶为脂肪酶、细胞色素c、过氧化氢酶或者辣根过氧化物酶。

步骤(1)中，酶与改性剂的质量比为1:2～6，酶与改性剂的质量比优选1:1～5。

步骤(2)中，所述的金属盐溶液中，金属盐为六水合硝酸锌、六水合氯化钴或五水合硫酸铜，金属盐的浓度为1～50mmol/L，所述金属溶液的溶剂为甲醇、N，N-二甲基甲酰胺或水。

步骤(2)中，所述的有机配体溶液中，有机配体为2-甲基咪唑、2-羧基苯并咪唑、均苯三甲酸或咪唑，有机配体的浓度为5～300mmol/L，所述有机配体溶液的溶剂为为甲醇、N，N-二甲基甲酰胺或水。

步骤(2)中，金属盐、有机配体的摩尔比为1:1～1:10。

步骤(4)中，所述酶-氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料中，氧化石墨烯的质量百分数为0.25％～25％

步骤(4)中，用于冲洗沉淀的溶液为甲醇、三乙胺、正丙胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、水中的一种或几种的混合物。

上述酶-GO-MOFs纳米复合催化剂的制备方法制备得到的酶-氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料纳米复合催化剂。

上述酶-氧化石墨烯-金属有机骨架复合材料纳米复合催化剂的应用。

有益效果：

1、本发明制备方法简便易行，纳米复合材料催化剂合成条件温和、蛋白固定率高；