多孔HZIF-8固定化酶及其降解苯酚的性能研究

以水凝胶为模板,采用模板乳化法制备锌基MOF材料HZIF-8,利用包埋法和交联法相结合的方法固定辣根过氧化物酶,研究温度、pH以及苯酚浓度对HZIF-8固定化酶降解苯酚的影响。结果表明,HZIF-8固定化酶的最适温度为50℃,最适pH为7,环境耐受力远高于游离酶,半衰期为16 d。放置10 d时,相对酶活性仍达82%,124.64 U/mg。HZIF-8固定化酶最佳降解苯酚条件:50℃,pH=8。重复回收使用6次,相对酶活仍达到50%以上。酸根过氧化物酶(HRP)与HZIF-8固定化酶的K m值分别为9.57 mmol/L和5.69 mmol/L。HZIF-8固定化酶对底物的亲和力高于游离酶,其催化效率相对游离HRP有所提升,固定化酶的操作稳定性和酶活性也显著增强。

化工工程制图课程思政教学改革初探

化工工程制图是重要的高校化工专业基础课程,对学生工程空间想象能力及空间理解与思辨能力有较高要求。同时,该课程的知识内容是未来工程师需要掌握的基础理论知识。在工程认证背景下,以思政理念为教学改革抓手,探索研究课程改革措施,能够帮助学生更好地掌握知识理论,有利于培养基于社会需求的新时代未来工程师。

质子化g-C3N4/β-SiC复合材料的制备及光催化降解茜素红性能

分别采用热解法和溶胶-凝胶-碳热还原法合成了石墨相氮化碳(g-C3N4)和纳米级碳化硅(β-Si C),通过浸渍-热处理法将两者复合并通过浓盐酸质子化,分别制备了g-C3N4/β-Si C和质子化g-C3N4/β-Si C(P-g-C3N4/β-Si C)复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和光致发光光谱(PL)等对样品进行了表征.结果表明,P-g-C3N4/β-Si C复合材料的比表面积增大,光生电子-空穴对的复合几率降低,光催化性能明显提高.在光催化降解染料茜素红(ARS)研究中,样品的可见光催化活性顺序为P-g-C3N4/β-Si C>g-C3N4/β-Si C>P-g-C3N4>g-C3N4>β-Si C.其中P-g-C3N4/β-Si C在60 min内对ARS的降解效率高达99.9%,符合准一阶动力学模型,速率常数为0.0967 min-1,且循环使用9次后,光催化降解效率仍保持97.5%以上.

煤基碳基固体酸的制备及其催化合成环己酮甘油缩酮

以太西煤基活性炭和聚苯胺为原料制备了煤基碳基固体酸,并采用SEM、XRD和TG对催化剂进行了表征。研究了催化剂对环己酮甘油缩酮反应的催化活性,通过单因素实验得到最佳工艺条件:环己酮与甘油物质的量比为1∶1.2,催化剂质量为反应物质量的0.5%,带水剂用量为10 m L。在该条件下环己酮甘油缩酮收率达到96.5%,选择性达98.0%以上,催化剂重复使用5次后收率仍可达88.6%,说明该煤基碳基固体酸具有良好的催化活性和重复使用性。

磁性氧化石墨烯对HRP的固定及对苯酚的催化研究

以氧化石墨烯为原料,戊二醛为交联剂,用组装技术制备出磁性氧化石墨烯,并对辣根过氧化物酶(HRP)进行固载并考察其固载条件,选择最佳固载条件,探究磁性氧化石墨烯载体固载HRP对苯酚的催化研究。以苯酚为降解底物,比较了磁性氧化石墨烯固载酶与游离酶在不同pH、温度条件下的催化降解效率,在反应温度为40℃,pH=8条件下,制得的磁性氧化石墨烯固载HRP对苯酚的去除率最高达到96.7%。

糠醛渣基水煤浆添加剂对低阶煤成浆性能的影响与作用机制

将糠醛渣经苯酚液化和硫酸磺化改性,制备了糠醛渣基水煤浆添加剂(FRS);探讨了FRS的磺化条件对低阶煤种成浆性能的影响;系统比较了FRS与3种市售添加剂(NDF、ASDF、ZM-19)的表面官能团、磺化度、相对分子质量、Zeta电位、与煤表面的接触角等特性;分析了添加剂对水煤浆的表观黏度、流动性、稳定性方面的影响;提出了FRS与煤粒表面的作用机制。结果表明:糠醛渣的最佳磺化工艺条件为糠醛渣液化物4.0 g、浓硫酸4.0 mL、磺化温度100℃、磺化时间1.5 h;4种添加剂均含有亲水性的官能团(-OH和-SO3H)及疏水性的芳环,其Zeta电位绝对值与磺化度的变化趋势一致;FRS与煤表面的接触角最小,润湿性最好。在难成浆煤种的制浆质量分数58%、添加剂占煤粉质量0.2%时,FRS对水煤浆的稳定性最好,原因在于FRS使煤粒表面以水化膜彼此分开,提高了水煤浆的稳定性。

磺化太西煤吸附剂的制备及吸附性能研究

以浓硫酸为磺化剂对无烟太西煤进行改性,通过水热反应得到磺化太西煤吸附剂。由FTIR、SEM、XRD测试结果确认该磺化太西煤具有丰富的官能团和多孔结构。采用静态吸附法测定该磺化煤作为吸附剂对Zn^(2+)、Fe^(3+)及苯酚的吸附率,研究了吸附时间、温度、pH值、模拟废水初始浓度对吸附率的影响,并探讨了吸附机理。结果表明,在酸性条件下,磺化太西煤不仅具有传统吸附剂的孔道吸附与离子交换作用,而且其官能团特有的金属络合作用、氢键作用促使该吸附剂对废水中Zn^(2+)、Fe^(3+)和苯酚的吸附率均达到95%以上。

高比表面积有序介孔Ni/SiC催化CH4-CO2重整反应

采用纳米浇铸法制备了高比表面积(345 m^2/g)且孔径均一的有序介孔SiC材料(SiC-OM),以商用SiC(49 m^2/g,SiC-C)材料为参比载体。采用等体积浸渍法分别制备了Ni/SiC-OM和Ni/SiC-C,并考察其在CH4-CO2重整反应中的催化性能。利用ICP、BET、XRD、H2-TPR、XPS、HRTEM、TG和Raman等手段对反应前后的两种催化剂进行表征。结果表明,在700℃、1.013×10^5 Pa和12 L/(h·g)的重整条件下,Ni/SiC-OM的平均积炭速率比Ni/SiC-C降低了一个数量级,这主要归因于强金属-载体相互作用和有序介孔骨架的“限域效应”作用。

煤基固体酸催化合成席夫碱反应

以煤基活性炭(AC)和苯胺(ANI)为原料,通过原位-溶液聚合法制备了煤基固体酸催化剂AC@PANI-SO_3H(APS),利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TG)等技术手段对催化剂进行了结构和性能的表征。研究了该催化剂在微波辐射下催化合成Schiff碱化合物的活性,并对其催化工艺条件进行了优化考察。结果表明,催化剂用量5%(以每摩尔邻苯二胺用量为基准),反应时间3~20 min,溶剂选用乙醇(Et OH),Schiff碱化合物产率可达80%~93%,说明该催化剂在微波催化合成席夫碱反应中变现出良好的催化活性,反应时间短,工艺简单操作,且催化剂能重复使用5次。通过红外发现,催化剂重复5次后活性下降的主要原因是固体酸表面键合的磺酸基官能团消失,从而导致活性降低。

糠醛渣复合材料固定果胶酶的制备

本文以糠醛渣为原始材料进行磺化预处理,利用静自电组装技术将壳聚糖包覆表面,得到糠醛渣-壳聚糖和磺化糠醛渣-壳聚糖复合材料。以FT-IR、SEM等技术对以上制备的复合材料的进行分析表征;然后将两种复合材料利用戊二醛交联后进行果胶酶的固定化。采用单因素变量法研究新型固定化酶的最佳催化性能和稳定性。未磺化糠醛渣复合材料固定酶的最佳催化条件:pH 3.5,果胶酶浓度50 mg/mL,果胶浓度15 mg/mL,反应时间120 min,反应温度45℃;磺化糠醛渣复合材料固定酶的最佳催化条件:pH 3.5,果胶酶浓度20 mg/mL,果胶浓度10 mg/mL,反应时间60 min,反应温度50℃。其中糠醛渣复合材料的固定化果胶酶的最大载酶量为197.20 mg/g,在重复循环使用8次后剩余相对酶活可达81.78%,磺化糠醛渣复合材料的固定化果胶酶在4℃下储存32 d后仍剩余88.98%的相对酶活。两种固定酶都表现出较好的操载酶量和储存稳定性,有较好的经济价值和应用前景。

钙钛矿材料的结构、性能及催化研究进展

概述钙钛矿材料的结构特点及其非计量特性、吸附性能、酸碱性能、热稳定性能、氧化-还原性能等优异特性。基于钙钛矿材料特殊的结构特点和良好的材料性能,介绍了其在光催化、氧化催化、水气变换、高级醇合成及甲醇制备等方面的应用情况。

煤源灰分对煤基SiC纳米结构及堆积缺陷的影响

以电锻太西煤和未电锻太西煤为原料,采用溶胶凝胶法制备纳米级煤质碳化硅材料,并对其结构进行XRD,TEM,XPS表征及计算分析。研究发现,以高灰分的未脱灰电锻太西煤碳源所制备的SiC材料中,其堆积缺陷变化较大,且随着催化剂用量的增加其微观形貌呈现棒状、线状及颗粒状;而当催化剂用量一定时,以低灰分的脱灰电锻太西煤为原料所获得的SiC材料结构中堆积缺陷密度随其原料灰分的升高而下降,当灰分为4. 43%时,碳化硅堆积缺陷变化不明显,且其微观形貌保持均一。碳源灰分与催化剂在一定范围内,对于调控纳米碳化硅的形貌、比表面积等具有一定协调催化作用,可以通过催化剂及灰分调控以控制获得不同纳米形态的碳化硅材料。

糠醛渣与磺化糠醛渣复合材料固定HRP降解苯酚

以糠醛渣和磺化糠醛渣为原料,使用戊二醛作为交联剂,发生Schiff反应形成复合载体,对辣根过氧化物酶(HRP)进行固载,考察其固载条件、固载酶和游离酶在不同温度、pH、固载酶底物浓度、储存时间、重复利用次数及动力学下的相对活性和降解苯酚的催化性能。结果表明,固载酶具有更宽的pH适用范围,碱性条件下固载酶对苯酚的降解率高于游离酶,在高温条件下,两种固载酶对苯酚的催化能力优于游离酶。固载酶在pH=8,40℃条件下对苯酚的催化效率最高,苯酚起始浓度为1.6 mmol/L,在30℃下反应12 h,SFR-CTS-GA固载酶和FR-CTS-GA固载酶对苯酚的去除率可达92%,85%。

ATPR法制备AC-g-PSStNa及其固定化HRP的研究

为了克服单一材料性能上的局限性,以活性炭(AC)为原料,对AC进行氧化处理,使其表面获得含氧活性基团,应用原子转移自由基聚合(ATRP)法对AC进行表面改性得到接枝共聚物。通过与2-溴异丁酰溴(BiBB)反应获得ATRP引发剂,室温下以溴化亚铜(CuBr)为催化剂、2,2-联吡啶(bpy)为配体、甲醇/水为溶剂、对苯乙烯磺酸钠(SStNa)为单体,通过ATRP法得到活性炭接枝对苯乙烯磺酸钠(AC-g-PSStNa)复合材料。复合材料兼具无机粒子的化学稳定性以及接枝聚合物的多样性。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪对制备的接枝材料进行表征。利用静电吸附法对辣根过氧化物酶进行固定,用单因素变量法考察固载酶和游离酶在不同温度、pH条件下的相对活性和苯酚降解率。结果表明:与游离酶相比,固载酶具有更好的热稳定性,其在60℃时对苯酚依然有65%的降解率,说明固载酶可以在较大的温度梯度内发挥催化作用。pH=8时,固载酶对苯酚的降解率最大,达到78%,在偏碱性条件下固载酶有较高的降解率。

氧化石墨烯调控钼酸铋在可见光下选择性光催化降解环境水中的抗生素

以氧化石墨烯(GO)作为增强光催化剂活性的调节剂,采用一步水热法制备钼酸铋/氧化石墨烯(Bi2MoO6/GO)异质结光催化剂,其可见光响应拓展至570 nm,带隙能降至2.56 eV.当mBi2MoO6/mGO=100∶1时,Bi2MoO6/GO(100∶1)光催化剂在可见光的辐射下,对水溶液中四环素和喹诺酮类抗生素选择性的高效催化降解去除能力为Bi2MoO6的2.1倍.Bi2MoO6/GO(100∶1)光催化剂活性的提高依赖于范德华力作用下的二维Bi2MoO6纳米片-二维GO纳米片界面的紧密接触.有效的界面接触改善了光生电子的转移和光生载流子的分离.自由基清除实验结果表明,∙OH起主要作用.结合高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)法对降解产物的分析,提出了不同光催化剂催化降解恩诺沙星具有相似的降解途径和降解产物.

串联双柱固相萃取-高效液相色谱-电喷雾多级质谱法测定盐酸二甲双胍制剂中的盐酸二甲双胍及残留物三聚氰胺和双氰胺

建立了串联双柱固相萃取-高效液相色谱-电喷雾多级质谱(HPLC-ESI-MSn)确认及测定盐酸二甲双胍制剂中的盐酸二甲双胍及残留物三聚氰胺和双氰胺的方法。盐酸二甲双胍制剂样品在超声辅助下,采用含0.1%(v/v)乙酸的无水乙醇溶液提取,选择Cleanert PCX-C18串联固相萃取双柱净化富集,以5%(v/v)氨水甲醇溶液为洗脱剂进行洗脱。采用Kromasil-C18色谱柱(100 mm×4.6 mm,3.5μm)分离,梯度洗脱,在电喷雾多级质谱、选择离子模式下检测,外标法定量。通过比较制剂残留物在不同萃取溶剂、固相萃取柱及洗脱液等条件下的回收率,优化了前处理方法。结果表明,在各自的线性范围内,3种目标物的峰面积与质量浓度呈良好的线性关系,相关系数(r^2)≥0.999 2;方法的检出限为1.48~13.61μg/kg,定量限为5.96~45.67μg/kg。3种目标物在低、中、高加标水平下的平均回收率为65.02%~118.33%,相对标准偏差(RSD)≤13.41%(n=5)。该法操作简单,净化效果好,准确度高,重现性好,适用于检测和分析不同盐酸二甲双胍制剂中盐酸二甲双胍及残留物三聚氰胺和双氰胺。

海藻酸钠与MOFs复合材料固定化果胶酶的研究

主要制备海藻酸钠与MOFs复合材料(Alg-HKUST-1)微球进行果胶酶的固定化,将海藻酸钠以注射的方式加入到含有Cu 2+的溶液中,通过金属离子诱导自组装,制备了海藻酸钠与MOFs复合材料,其中MOFs颗粒分布均匀,嵌入在复合材料的表面上。复合材料的形状是通过控制相应的水凝胶形状来控制的。通过利用扫描电镜、FT-IR等技术分别对微球的表观及性质进行了分析。果胶酶的固定化试验主要考察了底物浓度、pH、温度、时间等对果胶酶的影响。将游离果胶酶和固定化果胶酶酶学性质进行比较,主要结论是酶的最佳催化条件为自由酶pH=3.0,固定化酶pH=3.5;自由酶的反应温度为40℃,固定化酶的反应温度为50℃;最佳反应时间为60 min。酶经过载体固定化后,其储存稳定性有所提高。

LaNixFe1-xO3钙钛矿光催化降解碱性品红

通过溶胶-凝胶法控制合成一系列掺杂型LaNixFe1-xO3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)钙钛矿材料,研究其在氙灯条件下对碱性品红降解的效果并解析其降解机理。结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)等分析测试与光催化降解评价结果,探究复合氧化物的结构性能与催化效能。研究发现,该LaNixFe1-xO3材料在降解碱性品红溶液时均具有良好效果,其中LaNi0.9Fe0.1O3催化效果最好,当Ni的掺杂量较高时具有更大的比表面积,暴露更多的活性位点,催化剂表面含有更多吸附氧O-/O-2物种,有利于降解碱性品红分子,降解率可达到97%,且有稳定高效的重复利用率。

聚苯胺超分子水凝胶固定化果胶酶的研究

该文以过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、3-氨基苯硼酸盐酸盐(3-aminophenylboronic acid hydrochloride,ABA)、苯胺(aniline,AN)为原料,合成聚苯胺基超分子水凝胶(polyaniline based supramolecular hydrogels,PPH)。以戊二醛(glutaraldehyde,GA)为交联剂制备聚苯胺基超分子水凝胶-戊二醛(polyaniline based supramolecular hydrogels-glutaraldehyde,PPH-GA)复合材料作为酶的固定化载体。利用3,5-二硝基水杨酸(dinitrosalicylic acid,DNS)法测定固定化果胶酶活力,计算固定化酶的载酶量,并用单因素变量法考察固定化酶和自由酶在不同酶浓度、温度、pH值、反应时间、果胶浓度下的相对活性,研究固定化果胶酶的酶催化性能。结果表明,固定化酶的最佳催化条件:pH 3.5、反应温度40℃、酶浓度3%、反应时间120 min、果胶浓度2%,此时载酶量为268.1 mg/g。

Ni掺杂型钙钛矿复合炭材料的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法合成了一系列掺杂型LaNixMn1-xO3(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)钙钛矿催化剂,并采用机械研磨法制备LaNi0.9Mn0.1O3/活性炭,LaNi0.9Mn0.1O3/石墨烯复合材料。采用XRD、SEM、BET、XPS等手段对材料进行结构表征。结合光催化降解中性红反应,考察镍掺杂量和不同的炭载体对LaNi0.9Mn0.1O3结构以及催化性能的影响,并探讨复合材料的降解机理。结果表明,镍掺杂和炭负载都能够明显提高材料的催化性能。当x=0.9时,掺杂型催化剂的催化活性达到最佳,进一步负载炭材料后LaNi0.9Mn0.1O3/HAC催化剂性能最佳,其降解率可达到97%。镍的引入提高了催化剂的颗粒分散性,而炭材料负载使催化剂比表面积增大,两者都使表面活性氧O-/O2-含量增加,从而表现出较好的降解效果。