[发明专利]一种氮掺杂二氧化钛和碳化钛共修饰PVDF膜固定化漆酶及其方法和应用

说明书

本发明属于膜固定化酶技术领域。本发明提供了一种氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰PVDF膜固定化漆酶及其方法，包含如下步骤：钛醇盐、醇、氮掺杂剂和水反应制备氮掺杂TiO₂；Ti₃AlC₂、氟化锂和盐酸反应制备Ti₃C₂；氮掺杂TiO₂、水、Ti₃C₂、羟乙基纤维素和聚乙烯醇反应，得到溶胶后涂覆在PVDF表面；之后与交联剂反应，将反应产物、水和漆酶粉末反应，得到氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰PVDF膜固定化漆酶。本发明产物的酶载率为70～80％，可使用5～20次，用于降解废水中的微污染物，降解率可达98～99％；漆酶的酶活性回收率可达95～99％；本发明的方法简单，易于操作，适合推广应用。

技术领域

本发明涉及膜固定化酶技术领域，尤其涉及一种氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰PVDF膜固定化漆酶及其方法和应用。

背景技术

TiO₂光催化可有效去除顽固化合物，并且具有高光催化活性、化学稳定性、无毒性和低成本等优点，常被用于净化废水，其中对双酚A的去除效果良好。但由于TiO₂的宽带隙(3.2eV)，只能吸收紫外光(UV)(λ390nm)，而紫外光子通量仅占整个太阳光谱的3-5％，人工紫外光的使用又会消耗大量的能量、提高经济成本。因此，需要将TiO₂进行改性，以将其光吸收扩展到可见光谱区域。

近年来研究表明，漆酶是降解双酚A的最优选择，因为其不仅在中等操作条件下具有良好稳定性、高催化效率和广泛的特定性，而且酚类化合物在漆酶的氧化作用下会形成大的不溶性聚合物，可通过过滤或沉降的方法，将其从水相中快速去除。为了降低漆酶的使用成本，提高漆酶的稳定性及其对环境的耐受性，选择合适的载体，将漆酶进行固定化，以此延长了漆酶的使用寿命，使漆酶在废水净化处理、生物传感器等方面的应用前景变得更为广阔。

MXene作为一类新的二维(2D)过渡金属碳化物(或氮化物)，具有独特的金属导电性、生物相容性和良好的水相分散性，可通过用氢氟酸剥离Ti₃AlC₂合成，将其用作载体，表面具有大量的-OH封端，能为固定化酶提供有利的微环境并保持它们的生物活性和稳定性。

因此，研究开发一种固定漆酶的氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰的PVDF膜的制备方法，来解决现有技术中TiO₂只能吸收紫外光的问题以及提高漆酶在废水净化处理的稳定性，延长使用寿命具有良好的前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰PVDF膜固定化漆酶及其方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮掺杂TiO₂和Ti₃C₂共修饰PVDF膜固定化漆酶的方法，包含如下步骤：

1)将钛醇盐、醇、氮掺杂剂和水进行反应后离心，沉淀物进行煅烧，得到氮掺杂TiO₂纳米颗粒；

2)将Ti₃AlC₂、氟化锂和盐酸反应后顺次经过离心、超声、干燥，得到Ti₃C₂纳米片；