固定漆酶对对苯二酚的降解研究

以静电纺制备的PAN纳米纤维为原料,用盐酸羟胺水溶液对其进行化学改性后得到偕胺肟基PAN螯合纳米纤维(AOPAN),将其与Cu~(2+)配位得到金属配合纳米纤维为载体固定漆酶,并研究了固定漆酶对对苯二酚的降解。分别采用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDAX)对不同处理阶段的PAN纳米纤维进行了观察分析,并对固定漆酶的性能进行了研究,通过测定不同降解阶段对苯二酚的吸光度变化来分析其降解情况。结果表明:改性后的PAN纳米纤维表面没有出现严重的裂痕或降解现象。固定漆酶的最适pH值为4,最适温度为50℃。铜离子配合螯合PAN纳米纤维膜(Cu-AOPAN)固定的漆酶,3次重复利用后,对对苯二酚的降解率分别为55.18%、50.75%、50.65%。     

等离子处理PMMA/MMT复合微米纤维用于漆酶的固定

利用乳液插层聚合以及高压静电纺丝技术制备聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土(PMMA/MMT)复合微米纤维。借助等离子处理技术改善了纤维的亲水性,从而提高了纤维对酶的固定率。根据不同等离子处理条件下的复合微米纤维表面固定漆酶的量确定最佳等离子处理条件。利用扫描电子显微镜(SEM)以及液滴形状分析仪观察分析等离子处理前后PMMA/MMT复合微米纤维表面形貌、吸附漆酶的量的变化以及润湿性能的变化,用傅立叶红外光谱(FT-IR)分析了等离子处理以及漆酶的吸附对原复合微米纤维化学性质的影响。借用活性红X-3B的降解率来间接表示漆酶的固定率。结果表明:等离子处理极大地增加了微米纤维表面的粗糙度以及亲水性,漆酶与蒙脱土之间有化学键的结合。此外,相对于等离子处理功率,处理时间对漆酶固定率的影响较大。当处理功率为60W,处理时间为90s时,漆酶的吸附效果最理想。     

固定漆酶对水溶液中多苯酚的吸附与生物催化

采用静电纺制备聚丙烯腈/纳米蒙脱土(PAN/MMT)复合纳米纤维膜,将其置于漆酶溶液中用于漆酶的固定,再将固定有漆酶的纳米纤维膜用于多酚氧化物的催化与吸附。采用扫描电镜(SEM)对PAN和PAN/MMT纤维膜进行观察;采用可见光分光光度计研究酶的温度稳定性、酸碱稳定性、存储稳定性和重复使用稳定性;并用可见光分光光度计测量不同反应时间的多酚溶液。结果表明:固定化漆酶的温度稳定性、pH稳定性、以及存储稳定性均有一定程度的提高;在5次重复试验后,固定化酶的活性仍高于原始活性的50%;多酚物质被漆酶有效催化,而最终反应物被PAN/MMT复合纤维膜吸收。     

改性ZIF90-Pebax混合基质膜的制备及CO2分离性能

以骨架结构极稳定的ZIF-90作为掺杂材料,通过后合成修饰(PSM)技术使用不同链长结构的胺烷对ZIF-90进行表面修饰,并探究不同链长结构的改性剂及其用量对ZIF-90与其Pebax基混合基质膜气体分离性能的影响.实验发现,胺烷的改性不仅不会改变ZIF-90的晶体结构,还能够在ZIF-90表面形成"绒毛"状结构,形成有机-有机高相容的界面.除此之外,该"绒毛"结构虽然会降低填料本身的比表面积及孔体积,但是在合适的长度与数量下会与聚合物产生某种特殊的有益于气体分离的相互作用,可以明显提高混合基质膜的分离性能.使用正丙胺改性的PZ90/Pebax系列混合基质膜相较于纯ZIF-90/Pebax, CO_2/N_2选择性与CO_2渗透性都有不同程度的提高,改性程度为20%时分离性能最佳,CO_2/N_2选择性为70,CO_2渗透率达到140 Barrer,与纯Pebax相比分别提高了45.8%和79.4%,接近2008年Robeson上限.     

漆酶介体体系对纸模材料强度与疏水性的影响

目的利用漆酶介体体系对杨木CTMP浆进行生物酶处理,研究优化后的漆酶介体体系对纸浆模塑包装材料强度和表面疏水性能的影响。方法利用正交试验方法和红外光谱以及扫描电镜等手段,分析拉伸强度、接触角、纤维表面木素结构、纤维表面形貌等的变化。结果漆酶介体体系处理杨木浆的最优方案为A2B1C4D3E2,最优反应条件为漆酶用量1.68 g,介体0.2%(均相对绝干浆),pH值为6,反应温度为60℃,反应时间为90 min,通空气。结论在此条件下采用漆酶介体体系处理杨木CTMP浆,纸浆中残余木素在漆酶处理过程中部分会被氧化降解,使纤维间粘结作用得到增强,纸浆模塑包装材料的强度与疏水性得到提高。     

氟树脂改性漆酚复合涂料的老化性能研究

采用氟树脂对漆酚进行改性,对改性后漆酚涂膜进行了自然老化和人工加速老化测试。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV)及扫描电镜(SEM)等手段对老化后的样品进行表征。结果表明,氟树脂含量在30%～90%(wt)时改性样品经过人工加速老化试验后表面出现破坏的时间大于漆酚涂膜,且经模拟太阳光照射120h后,失光率较小;暴露在自然环境中2880h后,表面仍未出现破坏现象。而漆酚涂膜在自然环境中暴露2544h后,表面已被破坏。研究表明,改性漆酚涂膜的耐老化性能较漆酚涂膜有大幅提高。     

碳化三聚氰胺泡沫负载ZIF-67活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

以碳化三聚氰胺泡沫为载体,原位生长金属有机框架化合物ZIF-67,构建碳化三聚氰胺泡沫负载ZIF-67高效非均相催化剂(CMF/ZIF-67)。采用X-射线衍射仪(XRD)、氮气吸附仪、扫描电子显微镜(SEM)对CMF/ZIF-67的晶体结构、比表面积和形貌进行分析,并以罗丹明B(RhB)为降解物评价催化剂活化过硫酸氢钾(PMS)的反应活性。结果表明：CMF/ZIF-67非均相催化剂显示出非常强的活化PMS能力,在30 min内RhB降解率为98%。另外,研究了催化剂投加量、PMS投加量、pH值、温度及RhB初始浓度对CMF/ZIF-67/PMS体系降解RhB的影响。结果表明：随着催化剂和PMS投加量的增加,RhB的降解率也增大;溶液初始pH在5～7范围内时RhB的降解率可达98%以上;温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,降解过程是一个表面反应控制过程。自由基捕获实验结果表明硫酸根自由基是RhB降解的主要活性自由基。经过四次循环使用后催化剂体系对RhB的降解率仍达到90%以上,催化剂具有优异的循环稳定性,在降解染料废水领域具有潜在的应用前景。     

水溶性聚酯硅钢片漆超声制备及性能

以水溶性聚酯树脂和氨基树脂为主要原料,通过超声波处理,制备水溶性聚酯硅钢片漆。通过对硅钢片漆的力学性能、绝缘性能和固化速度的分析,确定氨基树脂的最佳用量为20%(质量分数)。通过对超声波改性后硅钢片漆的力学性能、绝缘性能、表面粗糙度和固化速度的分析,研究了不同的超声时间对硅钢片漆性能的影响,确定超声波改性的最佳时间为5h,此时硅钢片漆性能不受超声波改性的影响,硅钢片漆的固化过程更加平稳,同时表面粗糙度降低。     

漆酶催化麻织物固定化溶菌酶及其抗菌性能

利用漆酶对木质素的催化作用将溶菌酶接枝到富含木质素的麻织物上,赋予其抗菌性。通过考马斯亮蓝染色法证明了溶菌酶的接枝,对两种不同木质素含量的织物(棉/亚麻混纺织物、黄麻织物)的接枝效果进行了比较,并应用扫描电镜(SEM)考察了接枝后麻纤维表面形态,研究了溶菌酶固定化后麻织物的抗菌性能和耐洗稳定性。结果表明,麻织物经漆酶催化可实现溶菌酶的固定化,麻纤维木质素含量越高,溶菌酶接枝越多,整理后棉/亚麻织物和黄麻织物抑菌率分别达到60.38%和72.87%,且通过接枝法固定溶菌酶的麻织物较吸附固定法具有更好的耐水洗稳定性和抗菌效果。     

Fe78Si9B13非晶条带对水中Sb(Ⅲ)的去除性能研究

采用单辊甩带法制备Fe₇₈Si₉B₁₃非晶条带,以300目铁粉为参比物,对比研究了非晶条带对Sb(Ⅲ)的去除效果。结果显示,非晶条带在90 min内对Sb(Ⅲ)的去除率为90.6%,并且表面积约化反应速率系数高达铁粉的41倍。对反应产物进行观察分析,发现Si、B会在非晶条带表面富集,有益于表面产物层的脱落。此外,非晶条带通过吸附去除Sb(Ⅲ),将条带循环使用6次后,仍能保持62.3%的去除率。     

酸处理对FeN/ZIF-8催化剂氧还原反应催化性能的影响

研发高性能、低成本的非贵金属阴极氧还原反应催化剂是目前质子交换膜燃料电池的主要研究方向之一。以1, 10-菲啰啉为氮源, FeSO₄·7H₂O为铁源, 考察以ZIF-8为载体制备的FeN/ZIF-8催化剂的氧还原反应催化性能, 并探究酸处理对FeN/ZIF-8催化剂结构及性能的影响。通过X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜等物理表征手段对催化材料进行结构表征, 使用旋转圆盘电极对催化剂氧还原反应催化活性和稳定性进行测试。结果表明: 以ZIF-8为载体制备的催化剂含有Fe₃C, 以及具有较大的比表面积, 这可能是催化剂具有较高氧还原反应初始催化活性的原因。酸处理可去除催化剂中部分不稳定的含铁碳化物和无序碳结构, 使催化剂具有更大的比表面积、更丰富的介孔结构和更高的孔体积; 同时, 酸处理可提高碳基体的耐腐蚀性, 在老化测试中维持催化剂所具有的较高比表面积和丰富的介孔结构, 从而使FeN/ZIF-8-A催化剂表现出更好的氧还原反应活性和稳定性。     

室温下MnOx/HZSM-5催化氧化甲醛的性能和机理分析

以HZSM-5分子筛、高锰酸钾和甲醇为原料制备MnOx/HZSM-5催化剂,室温催化氧化甲醛。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)等表征方法分析催化剂的形貌结构、化学成分,研究MnOx/HZSM-5的催化性能和再生性能,探讨其对甲醛的催化氧化机理。结果表明,MnOx/HZSM-5具有良好的催化活性和再生能力,动态测试1020min后MnOx/HZSM-5对甲醛的清除率仍然保持在90%,再生5次后,MnOx/HZSM-5对甲醛清除率仍然保持在91%,静态测试中甲醛清除率达到97%,甲醛转化率达到92%。对MnOx/HZSM-5氧化甲醛的机理分析后发现,甲醛首先被催化剂吸附至MnOx活性位点,之后被初步氧化为甲酸盐或碳酸盐等中间产物,最后被深度氧化为二氧化碳和水。     

纳米金属有机骨架ZIF-90的制备及载药性能研究

金属有机骨架材料是由金属离子与有机配体通过自组装过程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔材料,在催化、传感、气体储存和载药等方面均表现出了优异的性能.采用一种新的实验方法(超声-搅拌法)并通过优化反应条件制备了粒径在300 nm以下的ZIF-90纳米材料,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、粉末X射线衍射(XRD)确定了金属有机骨架的结构,利用扫描电子显微镜(SEM)确定了材料的形貌和粒径.ZIF-90纳米药物载体装载和释放抗癌药物5-氟尿嘧啶的实验结果表明,该材料装载药物的能力最高可达1.245 g/g,药物缓释时长达15h,释放率达到95％以上.该药物载体在不同pH值下的稳定性实验结果表明,该药物载体可在接近肿瘤细胞的酸性条件下通过骨架坍塌的方式快速释放药物,具有肿瘤靶向传递药物的能力.     

Preparation,characterization, and photocatalytic activity of novel AgBr/ZIF-8 composites for water purification

A highly efficient photocatalyst, AgBr coupled zeolitic imidazolate framework-8 (AgBr/ZIF-8) hybrid, was prepared for photocatalytic degradation of dyes under illumination of visible light. The hybrid structure of AgBr and ZIF-8 was confirmed via X-ray diffraction (XRD). Meanwhile, metal Ag was also detected via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), indicating that the real composition of the complex is Ag-AgBr-ZIF-8. N₂-adsorption, UV–visible diffuse reflection spectroscopy (DRS), transient photocurrent (PC), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear sweep voltammetry (LSV) analyses were performed to reveal the influence of the added AgBr on the specific surface area, charge separation efficiency and optical property of ZIF-8. Results indicated that the photoabsorption performance and the specific surface area of the AgBr/ZIF-8 composite are between that of pure AgBr and ZIF-8. Nevertheless, the synergy of ZIF-8 and AgBr in separating electrons and holes was observed, which induced significantly improved efficiency in charge separation, and subsequently resulted in the enhanced photoactivity of the AgBr/ZIF-8 composite. The performance evaluation demonstrated that the optimized AgBr/ZIF-8 presented a methylene blue (MB) degradation rate of 0.0273 min⁻¹, which was 3.59 times as high as that of AgBr. Additionally, the composite also worked well in photocatalytic decomposition of methyl orange (MO) and rhodamine B(RhB) under visible light. The degradation efficiency reached to 99.5% under visible light irradiation for 60 min. This work provides a hybrid photocatalyst with high efficiency, and may shed some light on the application of MOF-based composite in photocatalytic field.     

以预锂化多壁碳纳米管为负极的锂离子电容器性能

采用内部短路方式对多壁碳纳米管负极进行不同程度的预嵌锂处理,预嵌锂时间为5,30,60min,以预嵌锂多壁碳纳米管极片作为负极,活性炭极片作为正极,组装成锂离子电容器。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对多壁碳纳米管及电极极片进行表征分析,采用恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究预嵌锂多壁碳纳米管负极和未预嵌锂处理多壁碳纳米管负极锂离子电容器的性能。电化学测试结果表明,多壁碳纳米管负极预嵌锂大幅提高了电容器充放电性能,对比未嵌锂多壁碳纳米管电容器,在相同的电流密度下(100mA/g),能量密度提高400%。预嵌锂60min,电流密度100mA/g时,其比容量达到57F/g。在电流密度为100～3200mA/g范围内,其最高能量密度与功率密度分别达到90Wh/kg,4130W/kg。1000次充放电循环后,容量保持率维持在85%以上,表现出良好的超级电容器性能。     

纳米金属有机骨架ZIF-90的制备及载药性能研究

金属有机骨架材料是由金属离子与有机配体通过自组装过程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔材料,在催化、传感、气体储存和载药等方面均表现出了优异的性能。采用一种新的实验方法(超声-搅拌法)并通过优化反应条件制备了粒径在300nm以下的ZIF-90纳米材料,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、粉末X射线衍射(XRD)确定了金属有机骨架的结构,利用扫描电子显微镜(SEM)确定了材料的形貌和粒径。ZIF-90纳米药物载体装载和释放抗癌药物5-氟尿嘧啶的实验结果表明,该材料装载药物的能力最高可达1.245g/g,药物缓释时长达15h,释放率达到95%以上。该药物载体在不同pH值下的稳定性实验结果表明,该药物载体可在接近肿瘤细胞的酸性条件下通过骨架坍塌的方式快速释放药物,具有肿瘤靶向传递药物的能力。     

锌基-MOFs对氨吸附制冷性能的分子模拟研究

本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo, GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transferable potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH₃进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH₃工质对的吸附性能和制冷性能。研究表明：在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH₃的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.231 g/g;同一温度下的总吸附热也随压力的增大而上升,这主要归因于NH₃分子间相互作用产生吸附热的增加,而ZIF-8(Zn)与NH₃相互作用的吸附热维持在较稳定的状态;NH₃在ZIF-8(Zn)中的吸附密度分布结果表明NH₃在金属位点处被大量吸附,难以通过ZIF-8(Zn)部...     

高效净化室内空气污染GO薄膜的制备与性能

为研究高效的空气净化材料性能,采用涂覆技术制备了不同固含量氧化石墨烯(GO)薄膜,并测试了其对室内污染物的吸附性能及薄膜综合性能。采用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱对薄膜的形貌、成分及结构进行表征。研究表明,本文制备的GO薄膜综合性能优异,且对颗粒污染物(PM2.5、PM10)、甲醛(HCHO)及挥发性有机物(VOCs)的去除率达到97%、97%、91%和55%。当风速为0.3 m/s、压降18 Pa时,固含量40 mg/mL的GO薄膜(PP@40GO)对PM2.5去除率为97%,且具有较高的品质因素(QF)0.1948 Pa-1。本文制备的GO薄膜具有良好的综合性能。     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。     

金属有机框架材料MIL-53(Al)-F127对双酚A的吸附性能

采用一步溶剂热法制备具有介孔结构金属有机框架材料MIL-53(Al)-F127，用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)、全自动比表面积及孔隙度分析仪(BET)等手段表征其形貌和结构，探究其对双酚A(BPA)的吸附性能并与微孔结构的MIL-53(Al)对比，研究了吸附剂的含量、pH以及温度对其吸附性能的影响。结果表明，介孔结构金属有机框架材料MIL-53(Al)-F127对双酚A具有良好的吸附性能；在pH值为6、温度为30℃条件下MIL-53(Al)-F127在20 min左右达到最大平衡吸附量为27.2 mg/g，去除率达到92%。其吸附动力学模型拟合结果，符合准二级动力学曲线。