[发明专利]具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的制备方法及其生物合成的应用

说明书

本发明涉及光催化的技术领域，具体涉及一种具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的制备方法及其生物合成的应用,包括以下步骤：以嵌段共聚物为模板，醇溶液为溶剂，含铝配合物为前体，在酸性条件下发生水解反应；将反应完后的溶液在40‑70℃下干燥除去溶剂；将所述步骤中干燥后的产物在300‑500℃下煅烧除去嵌段共聚物，研磨煅烧产物后得到所述具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料。本发明首次提出利用缺陷介导的长寿命光生电子提高甲羟戊酸等代谢途径的生物合成效率。本发明制备的具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料光生电子寿命提升到了165.4ms，应用于生物合成萜类化合物时可提高目标产物的产量。

技术领域

本发明涉及光催化的技术领域，具体涉及一种具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的制备方法及其生物合成的应用。

背景技术

生物合成是一种以微生物为载体，通过基因编辑手段改造微生物代谢通路，实现利用廉价原料生产高附加值化学品的一种新型绿色环保合成技术，被认为是未来最具前景的合成技术之一。甲醛戊酸代谢途径是广泛用于生物合成的一条微生物基本代谢途径，基于甲醛戊酸途径已经实现了青蒿素、紫杉醇等临床药物、法尼烯等燃料的生产。代谢的本质是一系列的氧化还原过程，具有还原活性的物质如NADH、NADPH等在甲羟戊酸等代谢途径中必不可少。大量的还原活性物质是实现高附加值化学品高效合成的必要条件。然而，微生物通常是单细胞生物，结构简单，生长繁殖所需要的营养和能量很少，微生物固有的代谢活动微弱。微生物微弱的代谢活动中产生的还原活性物质有限，导致高附加值化学品生物合成的产量通常较低。还原活性物质不足成为限制甲羟戊酸等生物合成途径效率提高的重要因素，为微生物提供还原活性物质对提高甲羟戊酸等途径的生物合成效率具有重要意义。

微生物可以通过菌毛等物质从外界接收电子，用于产生NADPH、NADH等还原活性物质。因此，给微生物提供外源性电子有望提高微生物中还原活性物质的量，进而提高甲羟戊酸等代谢途径的生物合成效率。半导体材料在光照条件下能够产生自由电子，这些自由电子可以传递给微生物作为生物合成的外源性电子。然而，半导体材料产生的自由电子需要从材料内部迁移到表面、进一步穿越“材料-生物”界面才能被微生物接收，这就要求自由电子具有足够长的寿命来完成迁移和穿越过程。缺陷是晶体中原子不规则排列形成的，缺陷稳定自由电子、防止自由电子跟空穴复合，故缺陷能够延长半导体材料中自由电子的寿命。因此，富含缺陷的半导体材料可以用来为微生物提供长寿命自由电子，提高提高甲羟戊酸等代谢途径的生物合成效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的制备方法，操作简单，原料来源丰富，价格低廉。

本发明的目的之二在于提供一种具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的，生物合成的应用。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以嵌段共聚物为模板，醇溶液为溶剂，含铝配合物为前体，在酸性条件下发生水解反应；

(2)将所述步骤(1)中反应完后的溶液在40-70℃下干燥除去溶剂；

(3)将所述步骤(2)中干燥后的产物在300-500℃下煅烧除去嵌段共聚物，研磨煅烧产物后得到所述具有长余辉性质的介孔氧化铝光催化材料。

优选地，所述步骤(1)中，模板为P123、F127、Pluronic F68中的任意一种。

优选地，所述步骤(1)中，溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的任意一种。

优选地，所述步骤(1)中，前体为异丙醇铝、乙酰丙酮铝、氯化铝酞菁、三氯三乙基络铝、双(2-乙基己酸)羟基铝中的任意一种。

优选地，所述步骤(1)中，模板、溶剂和前体的质量比为1：(10-30):(1-3)。