甜菜碱类离子液体化学修饰猪胰脂肪酶提升其酶学性能

设计并合成了不同链长、不同阴离子的甜菜碱离子液体对猪胰脂肪酶（porcine pancreatic lipase,PPL）进行化学修饰。所有修饰酶的各项酶学性能都有了明显提高,修饰剂的链长和阴离子对修饰效果有一定的影响;经[BetaineC₁₆][H₂PO₄]修饰的PPL表现出最佳的酶学性能,其酶活是原酶的3.4倍,在60℃下保存45min后的酶活是原酶的8.7倍,在强极性非质子溶剂二甲基亚砜中储存2h后稳定性提高了1.7倍,催化α-苯乙醇转酯化反应的对映体选择性提高了2.0倍。动力学测试结果表明修饰酶较原酶有更高的底物亲和力。荧光光谱表征表明,随着修饰度的增加,荧光强度逐渐降低。圆二色谱表征表明离子液体修饰剂的引入引起了PPL二级结构的变化,修饰后酶的α-螺旋含量降低,β-折叠含量上升,使酶的活性和稳定性得以提升。证实以甜菜碱类离子液体作为修饰剂可以同时有效提升脂肪酶的各项酶学性能,为酶的化学修饰拓展了一种新型、高效的修饰剂。     

手性脯氨酸类离子液体化学修饰猪胰脂肪酶催化性能研究

通过化学修饰同时提高脂肪酶包括选择性在内的酶学性能具有重要意义。以N-乙酰-脯氨酸作为手性源制备的四种离子液体对猪胰脂肪酶（PPL）进行化学修饰，通过三硝基苯磺酸法（TNBS）测定了修饰度，采用水解4-硝基苯酚棕榈酸酯的反应测定酶活。正如预期的一样，所有修饰酶的酶学性能均得到显著改善。其中修饰酶的热稳定性、有机溶剂耐受性、不同温度和pH下的耐受性甚至对映体选择性均得到同时提升。结果也表明，离子液体的组成及构型对修饰酶的酶学性能有较大程度的影响，经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL各项催化性能明显优于[BMIM][N-AC-D-pro]，而经过[N-AC-L-pro][Cl]和[N-AC-D-pro][Cl]修饰的PPL催化性能差异较小。经过[N-AC-L-pro][Cl]修饰后PPL展现出最高的酶活，达到原酶的2.5倍。经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL展现出最佳的酶学性能，在酶活提高了1.0倍的同时，热稳定性提高了2.6倍（50℃，2.5 h），对映体选择性提高了1.5倍，在强极性质子溶剂甲醇中的稳定性也提升了1.3倍，且在不同温度、pH下也展现出了较好的稳定性与耐受性。通过荧光光谱和圆二色谱表征证明，手性离子液体成功嫁接到PPL的表面，引起脂肪酶构象的改变，从而促使酶的催化性能发生改善。通过该研究，手性离子液体被证实为是一种可用于酶分子改造并提升选择性在内各项催化性能的新型且有效的修饰剂。     

手性脯氨酸类离子液体化学修饰猪胰脂肪酶催化性能研究

通过化学修饰同时提高脂肪酶包括选择性在内的酶学性能具有重要意义。以N-乙酰-脯氨酸作为手性源制备的四种离子液体对猪胰脂肪酶(PPL)进行化学修饰,通过三硝基苯磺酸法(TNBS)测定了修饰度,采用水解4-硝基苯酚棕榈酸酯的反应测定酶活。正如预期的一样,所有修饰酶的酶学性能均得到显著改善。其中修饰酶的热稳定性、有机溶剂耐受性、不同温度和pH下的耐受性甚至对映体选择性均得到同时提升。结果也表明,离子液体的组成及构型对修饰酶的酶学性能有较大程度的影响,经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL各项催化性能明显优于[BMIM][N-AC-D-pro],而经过[N-AC-L-pro][Cl]和[N-AC-D-pro][Cl]修饰的PPL催化性能差异较小。经过[N-AC-L-pro][Cl]修饰后PPL展现出最高的酶活,达到原酶的2.5倍。经过[BMIM][N-AC-L-pro]修饰后的PPL展现出最佳的酶学性能,在酶活提高了1.0倍的同时,热稳定性提高了2.6倍(50℃,2.5 h),对映体选择性提高了1.5倍,在强极性质子溶剂甲醇中的稳定性也提升了1.3倍,且在不同温度、pH下也展现出了较好的稳定性与耐受性。通过荧光光谱和圆二色谱表征证明,手性离子液体成功嫁接到PPL的表面,引起脂肪酶构象的改变,从而促使酶的催化性能发生改善。通过该研究,手性离子液体被证实为是一种可用于酶分子改造并提升选择性在内各项催化性能的新型且有效的修饰剂。     

离子液体超声-微波协同制取洋葱精油

以离子液体［BMIM〖DK〗］PF₆作为生物催化介质,结果显示洋葱蒜氨酸酶在含25%［BMIM］PF₆催化体系中的活性比在纯缓冲液介质中明显要高,对高温变性作用的抵抗能力也相应增强,但若离子液体浓度过高会对酶催化作用的发挥产生阻碍。以洋葱蒜氨酸为底物,测得离子液体［BMIM］PF₆/缓冲液两相体系中蒜氨酸酶的米氏常数为0.591 mmol·L^-1,最大反应速率为0.316 mmol·L^-1·min^-1,V_max/K_m约为缓冲液单相体系中的两倍。实验还尝试发挥疏水性离子液体［BMIM］PF₆作为生物催化介质和萃取剂的双重功能,并将其与超声-微波协同萃取技术相结合应用于洋葱精油制取的酶解和萃取过程,明显提高了酶解效率和精油得率,将制得的精油经GC-MS分析,共鉴定出22种物质,其中19种为含硫化合物。     

胆碱脯氨酸/RTILs支撑液膜的CO2/N2分离性能

选用不同种类的室温型离子液体（RTILs）与胆碱脯氨酸离子液体进行混合分别制得[Choline][Pro]/[EMIm][N（CN）₂]、[Choline][Pro]/[bmim][PF₆]以及[Choline][Pro]/[HMIm][NTf₂]混合离子液体,并将其应用于离子液体支撑液膜（SILMs）。考察操作温度、操作压差、RTILs种类和含量对SILMs分离CO₂/N₂性能的影响。结果表明胆碱脯氨酸/RTILs系列SILMs的CO₂通量在343.3～1936.9 barrer之间变化并且CO₂/N₂选择性为10.3～34.8。对CO₂膜过程内在机制探索表明随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加,总阻力1/K_m会呈现先降低后升高的趋势。与实验现象中随着[HMIm][NTf₂]离子液体在混合离子液体中比例的增加CO₂先升高后降低相符。     

多位点离子液体聚合物催化CO2环加成反应研究

CO₂与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO₂利用途径。针对现有CO₂与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究了多位点协同作用、超交联聚合物组成和结构等因素对其催化CO₂与环氧化物环加成反应性能的影响。其中,同时含有双季铵-卤素离子对、羟基和叔胺结构的HCP-[DmPhe]Br-DCX离子液体超交联聚合物催化剂,在1.3 MPa, 130℃,8 h的条件下,可实现94%的碳酸丁烯酯收率,且催化剂循环稳定性好,重复使用5次,催化活性没有明显降低。另外,超交联聚合物的多孔结构以及大比表面积促进了离子液体的较好分散,使其与离子液体单体具有相当的活性。该工作对CO₂与环氧化物环加成反应高效非均相离子液体催化剂的开发与优化具有一定的借鉴意义。     

离子液体及其在催化CO2转化领域的研究进展

离子液体因其可调节的结构具有独特的性质,同时具有低挥发性、良好的热稳定性和化学稳定性等特点,广泛应用于吸收CO₂和催化CO₂转化领域。综述了离子液体与CO₂之间的相互作用及其在光催化转化、电催化转化、光电催化转化及光热催化转化CO₂领域的研究进展,最后对离子液体未来的发展进行了展望。     

酸性离子液体催化合成草酸二乙酯

合成了4种咪唑基酸性离子液体,用于催化草酸和乙醇酯化反应合成草酸二乙酯。考察了影响反应的主要因素,确定最佳反应工艺条件为：采用[Mim(CH₂)₃SO₃H]HSO₄离子液体为催化剂,反应温度为110 ℃,反应时间为90 min,n(乙醇)∶n(草酸)=4∶1。在此条件下离子液体循环使用4次,活性变化不明显,草酸二乙酯收率大于73%。此外,采用溶胶-凝胶法将[Mim(CH₂)₃SO₃H]HSO₄离子液体固定到SiO₂上,用于催化酯化反应。结果表明,离子液体固定化后,其酸催化性能有明显提高,草酸二乙酯收率为84.8%,且催化剂具有较好的稳定性。     

离子液体在脂肪酶催化合成生物柴油中的应用发展趋势

从固定化和非水介质两方面介绍了脂肪酶催化合成生物柴油的现状。简述了离子液体作为绿色溶剂的特性及对脂肪酶催化反应的影响,明确使用离子液体可提高酶的稳定性,维持酶的催化活性。综述了离子液体作为潜在的反应介质应用于脂肪酶催化高产生物柴油的前景。     

离子液体和低共熔溶剂催化二氧化碳合成有机碳酸酯的研究进展

离子液体和低共熔溶剂因其良好的溶解与催化能力,可催化CO₂转化为高附加值化学品。本文综述了离子液体和低共熔溶剂催化CO₂转化为有机碳酸酯的研究进展,分析了CO₂与醇生成直链碳酸酯以及与环氧化物生成环状碳酸酯的反应机理;介绍了传统型、质子型、功能化离子液体以及由氯化胆碱、季铵盐与季膦盐、有机碱等作为氢键受体组成的低共熔溶剂,及其在CO₂转化为直链和环状碳酸酯反应中的催化性能;总结了此两类反应中离子液体和低共熔溶剂设计的基本规律;指出了CO₂转化反应中离子液体与低共熔溶剂存在的催化效率低、稳定性不高、后续分离困难等问题,后续研究可结合计算机辅助设计方法,探索更合适的阴阳离子/氢键供受体组合,获得更高效的催化体系。     

MoS2光电催化剂活性位点的优化和效能研究进展

MoS₂是一类典型的后石墨烯二维材料,具有优异的光电性能及良好的化学稳定性,是近年来被广泛研究的一类新型光电催化剂,有关其催化活性位点的构效关系和反应机理是目前的研究热点。本文介绍了MoS₂的结构特性和活性位点分布,重点归纳分析了近年来有关MoS₂活性位点的构筑方法,包括利用降低维度、晶相调控、特殊形貌设计和非晶化等方法对MoS₂本体进行改造,以及采用原子掺杂、缺陷工程的方式对MoS₂进行协同修饰。通过对催化性能及反应机理的研究,表明这些方法能有效提高MoS₂的催化性能。最后,结合研究现状对目前存在的挑战和研究方向进行了分析总结,指出在MoS₂上构造有序分布的活性位点并平衡其稳定性以及催化性能的构效关系是未来MoS₂在光电催化领域中的研究重点。     

离子液体膜材料分离二氧化碳的研究进展

离子液体由于具有不易挥发、结构可调、对CO₂有良好的吸收性能等特点而成为当前CO₂分离领域的研究热点,但因高黏度和高成本问题而限制了其工业化应用。将离子液体与气体分离膜材料结合,得到的新型分离膜材料兼具离子液体和膜的优势,成为当前离子液体研究领域的趋势之一。针对这一热点问题,综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜和离子液体共混/杂化膜在CO₂分离方面的研究现状和进展,讨论了离子液体结构和含量对膜分离性能、稳定性等的影响。相关研究表明,离子液体共混/杂化膜具有较高的分离性能和稳定性,是一种很有应用前景的CO₂分离材料。提出该领域的重点发展方向,即开发新的功能化离子液体共混/杂化膜材料是解决高渗透通量与高稳定性之间矛盾、强化CO₂分离性能的有效途径,深入研究离子液体共混/杂化膜的形成机制、气体在膜中的渗透行为以及CO₂分离机理。     

离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸

离子液体作为一类同时具备优良溶剂性能与催化活性的新兴绿色催化剂,在各类反应当中有着广泛的应用。开发了以乙酰苯胺和SO₂为原料,采用离子液体一步法催化原料亚磺化反应合成4-乙酰胺基苯亚磺酸的新工艺,其中离子液体在反应过程中同时作为溶剂与催化剂。考察了多种离子液体一步法合成4-乙酰胺基苯亚磺酸,确定三乙胺盐酸盐/AlCl₃为最适宜离子液体,并进一步考察了三乙胺盐酸盐/AlCl₃自身物质的量配比、反应温度和反应时间等条件对其催化性能的影响;同时探讨了离子液体在反应中真正起催化作用的活性组分是[Al₂Cl₇]^-。离子液体一步法催化合成4-乙酰胺基苯亚磺酸最适宜反应条件为：反应温度为90℃、反应时间为4 h、n（三乙胺盐酸盐）：n（AlCl₃）=0.55：1.00（记为0.55Et₃NHCl/AlCl₃）。在最适宜反应条件下,液相收率达到89.55%。通过IR、LC-MS和¹H NMR等分析对产物结构进行了鉴定。     

功能型离子液体的合成表征及CO2吸收性能

合成了两种传统型离子液体［bmim］BF₄和［emim］BF₄及含有胺基和羟基的功能型离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄、［OH-e-mim］Br,并对合成的离子液体进行IR和¹H NMR表征。常温常压条件下,对所合成的离子液体开展CO₂吸收性能实验,发现胺基改性离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄和羟基改性离子液体［OH-e-mim］Br的CO₂饱和吸收量分别是常规离子液体的3～9倍和1～2倍,且含有乙基官能团的离子液体吸收平衡时间普遍较短。最终探讨了温度、CO₂分压等对功能型离子液体吸收CO₂过程的影响。     

肉桂酸型离子液体的合成及其二氧化碳吸收

合成了一系列肉桂酸型功能化离子液体,研究了其CO₂ 吸收性能。结果表明,肉桂酸型功能化离子液体吸收二氧化碳性能良好,其阴离子苯环上的取代基会影响CO₂ 吸收性能。随着温度的升高和压力的降低,其CO₂吸收性能都会降低。同时,该离子液体具有很好的循环稳定性,经过5 次吸收脱附循环,该离子液体仍能保持较高的CO₂ 吸收量。结合红外光谱和其低浓度下CO₂ 的吸收研究发现肉桂酸型离子液体吸收CO₂ 存在着化学作用。     

多孔超交联聚合物固载离子液体催化二氧化碳环加成反应的研究进展

CO₂是一种主要的温室气体,以CO₂为原料与环氧化物发生环加成反应可以制备各种环状碳酸酯,是一种绿色可行的CO₂捕集及利用途径。多孔超交联聚合物固载离子液体（hypercrosslinked polymers immobilized ionic liquids,HCP-ILs）催化CO₂环加成反应具有无需溶剂、金属和助催化剂等优点。本文对其近年来的最新研究进展进行了综述,总结了离子单体自聚/共聚或交联法、离子与交联一步法以及交联后修饰法三种制备超交联聚合物固载离子液体方法的特点,分析了目前还存在离子密度偏低、催化效率不够高以及制备成本偏高等不利于“CO₂化工”应用的问题,并指出为实现在常压下快速催化CO₂与环氧化物的环加成反应,应从提高离子密度、调控表面活化功能基团和离子微环境以及降低制备成本等方向加强理论研究和技术攻关。     

碳量子点修饰Bi2MoO6复合电极的制备及光电催化性能研究

为改善Bi₂MoO₆电极的光吸收与表面光生载流子的迁移能力，提升其在可见光下对水体中有机物的催化降解性能，通过溶剂热、煅烧与吸附过程对Bi₂MoO₆电极进行了表面碳量子点修饰，并将其应用于光电催化系统中，通过多种物理表征与实验测试探究了CQDs修饰与光电催化偏压对改善Bi₂MoO₆催化性能的影响。结果显示，CQDs均匀分散在Bi₂MoO₆表面，2者复合作用良好，CQDs/Bi₂MoO₆复合电极具有更强的可见光利用能力与表面载流子迁移能力，其中实验制得的15-CQDs/Bi₂MoO₆电极具有最高的催化降解活性，在可见光下2 h内对亚甲基蓝的降解率最高可达82.7%，相比于Bi₂MoO₆单体电极16.0%的降解率有了明显的提升，且具有较好的循环稳定性。     

[(C2H5)3NH]Cl/ZnCl2离子液体催化合成维生素E

维生素E合成过程中催化剂用量大、损失严重且不能循环使用, 后处理过程产生大量废液导致严重的环境问题。实验合成了几种Lewis酸性离子液体, 并应用于维生素E合成。研究发现, [(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化合成维生素E效果最好, 该离子液体中无机阴离子起主要催化作用, 季铵阳离子易与异植物醇的羟基形成氢键, 能使异植物醇与主环发生定向缩合反应。采用FT-IR研究了[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体结构和酸性, 并系统考察了其对维生素E合成的影响。随着ZnCl₂摩尔分数增加, 离子液体的Lewis酸性增强。在ZnCl₂摩尔分数为0.66的[(C₂H₅)₃NH]Cl/ZnCl₂离子液体催化作用下, 维生素E的产率可达到87.4%, 该离子液体重复使用5次, 催化性能没有明显下降。     

氮修饰炭黑负载PdCu合金催化甲酸分解制氢性能研究

以氮修饰的炭黑为载体制备负载型PdCu/N-CB系列催化剂,相比较于未经氮修饰的催化剂,其催化性能显著提高,其中Pd₈Cu₂/N-CB催化剂活性最高,TOF为718.56 h^-1,并呈现良好稳定性。通过XRD、TEM、FTIR和XPS等表征分析,结果表明,经APTMS处理所制得的氮修饰载体N-CB促进了所负载的PdCu合金纳米颗粒变得细小并呈现良好的分散性,活性相PdCu合金与氮修饰的载体N-CB之间存在强相互作用,调变合金颗粒表面化学态,提高了催化剂催化甲酸分解制氢性能。通过引入过渡金属和氮修饰载体来改善负载型贵金属催化剂催化性能的方法有助于低成本高性能制氢催化剂开发。     

不饱和脂肪酸甲酯环氧化工艺的研究进展

以催化剂体系为主线,综述了近年来化学法和脂肪酶法制备无毒增塑剂环氧脂肪酸甲酯的研究现状。对杂多酸和离子液体等化学催化体系和酶催化体系的优缺点进行了评述;集中讨论了脂肪酶催化法中氧载体、底物物质的量比、H2O2滴加速度、反应温度等因素对不饱和脂肪酸甲酯环氧化过程的影响规律;分析了脂肪酶的固载化技术以及存在的相关问题。指出寻找合适载体固载脂肪酶、提高脂肪酶的活性和稳定性、探寻适宜的环氧化工艺条件、提高脂肪酶的利用率是下一步的开发方向。