[发明专利]一种纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法与应用。本发明公开了一种纳米材料，包括：碳纳米管和吸附在碳纳米管上的漆酶；吸附为物理吸附。该纳米材料使用碳纳米管固定漆酶，将游离态的漆酶聚集，从而增加漆酶与污染物的接触面积，弥补了漆酶在溶液中生物降解能力差的缺陷，提高了生化降解效率。另外，碳纳米管吸附污染物，经漆酶的生化降解，被降解的位点又可以重新吸附新的污染物，重复使用，从而减少了碳纳米管的使用，极大的节约了成本。由实验数据可知，该纳米材料对刚果红的去除率为96％，且对刚果红的去除率达到80％时所用的时间仅为碳纳米管的一半，解决了现有的漆酶单独使用时，生物降解能力较低，去除效果差的技术问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

酶是一种活性蛋白，能够催化并加速生物化学和化学反应，已广泛应用于食品工艺、纺织工艺、果浆酿造等工艺中。其中漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白质，属于铜蓝氧化酶，存在菇、菌及植物中。漆酶可存活于空气中，发生反应后唯一的产物就是水，本质上是一种环保型酵素，可对造纸或印染废水的脱色、纸浆生产中催化木质素降解等。但是，仅使用漆酶进行单纯的生化降解时，由于漆酶在溶液中主要以游离态的形式存在，而游离态的漆酶生化降解能力往往较低，所以染料去除效果会较差。另外，漆酶的价格较高。

发明内容

本发明提供了一种纳米材料及其制备方法与应用，解决了现有的漆酶单独使用时，生物降解能力较低，去除效果差的技术问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种纳米材料，包括：碳纳米管和吸附在所述碳纳米管上的漆酶；所述吸附为物理吸附。

近年来，纳米技术在国内受到越来越广泛的关注。与传统材料相比，纳米材料具有较高的比表面积和活性，可显著提高催化效率等独特性质，使其成为了研究热点，碳纳米管、纳米金属和纳米金属等纳米催化剂应运而生。

碳纳米管是一种一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管层与层之间保持固定的距离，约0.34nm。多壁纳米管除了具有一维中空结构外，还具有大量的堆积结构，会引发更为强烈的毛细聚集，使其具有优异的吸附性能。由于碳纳米管具有纳米管状微观结构、比表面积大、孔隙结构丰富、耐热性以及导电性良好和刚度极强等特性，因此在水处理领域受到关注，逐渐应用于水处理吸附材料、吸附材料载体和光催化降解复合材料等方面。但碳纳米管单纯吸附饱和后就失去了作用、使用周期短，再生成本较高、操作手段不简易等缺点阻碍着进一步发展，另外就现阶段而言，纳米材料进入到环境中的危害还是未知的，无法评估的。

本发明实验结果可知，该纳米材料的碳纳米管吸附漆酶的过程的是可逆吸附，且是单分子吸附，说明其吸附为物理吸附。

需要说明的是，该纳米材料在进行污染物处理时，碳纳米管进行吸附，漆酶进行生物降解。物理吸附为可逆的过程，因此，当碳纳米管上的漆酶反复使用活性降低时，还可以脱去漆酶，重新吸附新的漆酶，而原来的碳纳米管无需替换，当碳纳米管吸附饱和时，也可以先脱离漆酶，替换成新的碳纳米管，再将原来的漆酶进行二次物理吸附，从而节省了成本。

优选地，所述碳纳米管的管径为1-40nm，更优选为8-15nm。

本发明还提供了一种纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管溶液与漆酶进行混合，得到纳米材料。

本发明中，所述漆酶可溶于水。

优选地，所述碳纳米管的溶液中所述碳纳米管的浓度为0.01-0.4g/L，更优选为0.04g/L。

优选地，所述漆酶的酶活为1～20U/mg，更优选为10U/mg。