沉淀聚合制備聚脲多孔材料及其酶固定.pdf

1、本文以甲苯二異氰酸酯(TDI)為單體在水和丙酮混合溶劑中通過沉淀聚合一步法制備了聚脲多孔材料(PPU)。通過掃描電子顯微鏡、壓汞法、紅外光譜儀、核磁共振儀(NMR)、X-射線衍射儀(XRD)、熱重分析儀(TGA)和差示掃描量熱儀(DSC)對(duì) PPU的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明PPU是一種粒子尺寸分布在10μm~40μm的形狀不規(guī)則的多孔粒子，孔徑分布在2 nm~1000 nm之間。PPU的比表面積可達(dá)161.68 m2·g-1，孔體

2、積和孔隙率分別為2.20 cm3·g-1和71.77％。紅外分析顯示，PPU中具有聚脲的特征基團(tuán)，存在很多的分子間氫鍵，異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)較為完全。NMR測(cè)試結(jié)果表明，PPU中富含伯胺基團(tuán)，數(shù)均聚合度為15。用XRD測(cè)定了PPU的結(jié)晶性能，并通過Bragg公式計(jì)算了PPU譜圖中三個(gè)衍射峰對(duì)應(yīng)的晶面間距。TGA測(cè)試結(jié)果說明，PPU具有很好的熱穩(wěn)定性，在270℃下基本不分解。用對(duì)硝基苯甲醛(NBA)測(cè)定PPU中伯胺基團(tuán)含量，研究了NBA濃度和

3、反應(yīng)時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，醛基與伯胺基團(tuán)的摩爾比不低于42.7時(shí)，PPU與NBA反應(yīng)時(shí)間為4 h，PPU表面伯胺基密度為9.89×10-8 mmol/cm2。
　　將PPU使用戊二醛(GA)活化后用于固定熒光假單胞菌脂肪酶(PFL)。研究了GA活化PPU的過程中GA濃度及溶液pH值對(duì)活化后PPU固定PFL效果的影響。并探討了PPU固定PFL過程中酶溶液的濃度對(duì)被固定PFL的量和固定酶活性的影響。結(jié)果表明，在pH為8.0的

4、緩沖液中用濃度為0.17 mol/L的GA對(duì)PPU進(jìn)行改性，改性后的PPU在pH為8.0的緩沖液中固定PFL，是PPU固定PFL的最佳條件，此時(shí)酶的固定量為95.2 mg/g，通過棕櫚酸對(duì)硝基苯酯水解過程測(cè)定的固定酶催化水解活性為375 U/mg，相對(duì)活性為76%。將固定酶與游離酶在不同溫度和pH值下的活性及二者在30℃和40℃下的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，固定酶對(duì)溫度和pH值的適應(yīng)性好；與游離酶相比，固定酶的熱穩(wěn)定性要好。固定酶在

5、重復(fù)用于催化棕櫚酸對(duì)硝基苯酯水解反應(yīng)5次后仍有70%的活性。
　　將固定酶用于(R,S)-1-苯乙醇的手性拆分。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，和游離酶相比，固定酶的催化活性提高。在eep>99.5%以及E>200的前提下，游離酶的最大轉(zhuǎn)化率不足41.9%，固定酶的轉(zhuǎn)化率可達(dá)49.7%。說明酶被固定后其在有機(jī)溶劑中的催化活性和對(duì)手性化合物的選擇性變好。固定酶重復(fù)催化1-苯乙醇和醋酸乙烯酯酯交換反應(yīng)5次后的活性有所降低，但選擇專一性未發(fā)生明顯變化，eep