[发明专利]一种基于载酶共价有机框架基杂化微球的Pickering乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于载酶共价有机框架基杂化微球的Pickering乳液及其制备方法和应用。本发明将刺激响应性聚合物与载酶共价有机框架纳米晶体相结合，用于稳定Pickering乳液。本发明制备的共价有机框架杂化微球稳定的Pickering乳液的性质具有各向异性，能够应用于界面催化，并可通过磁力及温度调控实现乳液体系的油水分离，同时制备方法简单，制备条件温和、可控。本发明首次实现了基于共价有机框架材料的多功能性界面酶催化体系，丰富了乳液催化体系的研究内容，并为绿色合成提供了新思路，具有良好实际应用之价值。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种基于载酶共价有机框架基杂化微球的Pickering乳液及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

共价有机框架(COFs)是一类由共价键连接的具备长程有序结构的晶态有机多孔聚合物。COFs具有比表面积大、密度小、孔隙率高、热稳定性好、孔径均一和结构可调等特点。目前已被科研工作者广泛用于气体储存与分离、催化、光电材料等领域的研究，并显示出广阔的应用前景。特别地，多孔性、功能多样性、易于修饰和高稳定性等特点，使得COFs成为“本征型”和“负载型”催化剂的理想材料。

超细的固体颗粒可用作水包油或油包水型乳化剂，这类乳状液体系被称为Pickering乳液。其中，颗粒乳化剂是Pickering乳液中的关键组分，用作乳化剂的固体粉末有黏土、二氧化硅、金属氢氧化物、石墨、炭黑等有无机颗粒乳化剂和有机颗粒乳化剂。Pickering乳液具有很多应用前景，特别是在多相催化、药物缓释、制备Janus微球及多孔材料等领域引起了人们的极大兴趣。其中，酶催化油-水的两相反应由于在温和的反应条件下具有较高的化学选择性、立体选择性和区域选择性，在化学合成和药物合成中有着广泛的应用前景。然而，许多有机反应的底物在水中的溶解性很差，而酶通常在水相环境中才会表现出较高的催化活性。因此，由于接触面积的限制，酶催化的两相反应系统往往效率低下。为了解决上述问题，一种简单有效的方法是通过使用两亲性表面活性剂或嵌段聚合物来稳定乳液，从而增加水相和有机介质之间的界面面积。然而，发明人发现，很多两亲性分子的表面活性对酶具有破坏作用，表面活性剂的分离和产品纯化也异常繁琐。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于载酶共价有机框架基杂化微球的Pickering乳液及其制备方法和应用，本发明将脂肪酶封装在微纳尺度COFs杂化微球的纳米空腔中，将其用作Pickering乳液多相催化，有望实现脂肪酶的高效催化和简易回收，从而有效填补核壳应用的空白。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供一种载酶共价有机框架基杂化微球，所述载酶共价有机框架基杂化微球以Fe₃O₄纳米颗粒为内核；所述Fe₃O₄纳米颗粒表面附着键接温度响应性聚合物PNIPAM的COFs微晶，脂肪酶负载于COFs上。

其中，所述COFs命名为COF-V，是由1,3,5-三(4–氨基苯基)苯和2,5–二乙烯基对苯二甲醛通过共价缩聚反应生成，其结构式如下：

所述温度响应性聚合物PNIPAM结构式如下：

其中，n为大于0的自然数。

本发明的第二个方面，提供上述载酶共价有机框架基杂化微球的制备方法，所述方法包括：