[发明专利]磁性Zr-MOF@PVP@Fe3

说明书

本发明公开了一种磁性Zr‑MOF@PVP@Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;固定化酶反应器及其应用，该固定化酶反应器是以过渡金属离子活化后表面带上正电荷的具有核‑壳结构的磁性Zr‑MOF@PVP@Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;复合材料为固相载体，通过过渡金属离子亲和作用固载辣根过氧化物酶得到，其中所述过渡金属离子为Znsupgt;2+/supgt;、Cusupgt;2+/supgt;、Cosupgt;2+/supgt;、Nisupgt;2+/supgt;中任意一种。本发明所制备的磁性Zr‑MOF@PVP@Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;固定化酶反应器的热稳定性及重复使用性十分突出，其对废水中有机毒物2,4‑二氯苯酚具有较好的降解效果，这对广泛应用于有机毒物的降解等方面具有一定的研究意义。

技术领域

本发明属于酶的固定化技术领域，具体涉及一种磁性Zr-MOF@PVP@Fe₃O₄固定化酶反应器及其在催化降解有机毒物中的应用。

背景技术

生物酶催化技术作为绿色化学的重要组成部分，在各行各业的应用已经引起了广泛的关注，然而酶分子在使用过程中稳定性差、成本高以及难以从反应体系中回收再利用等问题制约着酶的产业化应用。将生物酶分子固载到固相载体中构筑固定化酶反应器被认为是提升酶的稳定性的最有效途径之一。

金属有机骨架(MOFs)材料具有大的比表面积、高的孔隙率、孔道可调控性、易功能化和易修饰性等优良特性，往往成为优秀固定化酶载体首选。目前，酶在MOFs材料上的固载已成为一个前沿研究热点。然而目前报道的大多数MOFs材料都是微孔材料，很难允许酶分子进入孔道内。同时由于MOFs固定化酶使用过程中离心分离导致材料发生团聚造成酶泄露，因而会影响其重复使用性。Fe₃O₄磁性纳米粒子是一种具有高饱和磁矩的超顺磁性材料。由于Fe₃O₄磁性纳米粒子具有易分离和良好的重复使用性的性能优势，可作为一种理想的固定化酶载体。然而，裸Fe₃O₄纳米粒子对氧化作用非常敏感，且用于固载酶的活性位点较少。同时由于磁性吸附使得Fe₃O₄磁性纳米粒子分散性较差，而表面修饰柠檬酸后因带有大量负电荷导致颗粒间的静电排斥作用增加，使颗粒的分散稳定性提高。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)具有五元环侧基，存在较大的空间位阻，它被吸附在纳米材料颗粒表面时，能有效起到稳定分散的作用，因此在构筑多孔材料时，常选用PVP作为辅助剂以增加材料的比表面积和孔隙体积，进而提高材料的稳定性和分散性。

设计制备具有核-壳结构的MOF@Fe₃O₄微球的这种策略可以很好的将Fe₃O₄和MOF两种材料的优势结合起来，Fe₃O₄核使材料可以磁性分离，柠檬酸修饰可以提高材料的分散稳定性和亲水性，MOF层可以增加材料的比表面积。目前，已报道具有核-壳结构的MOF@Fe₃O₄材料主要应用于催化、吸附、锂离子电池、药物固载等领域，但很少用于固定化酶领域。

含有毒有机污染物废水的降解一直是一个热点话题，有毒有机污染物因其毒性强、种类多等性质，不仅有诱发人类癌症的可能，而且给环境保护造成了极大的威胁，而固定化酶反应器一个最大的用途就是处理废水中的有毒物质，防止水体污染。利用固定化过氧化物酶的催化氧化作用来处理酚类、芳香胺类废水的污染是近年来受到重视的新方法，降解的结果有效地降低了有毒有机污染物的含量和毒性，是一种有效的废水处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种催化活性高、热稳定性及重复使用性好的磁性Zr-MOF@PVP@Fe₃O₄固定化酶反应器，并为该固定化酶反应器提供一种应用。