基于无定形沸石-咪唑框架-8材料固定米根霉源脂肪酶研究

多级孔沸石-咪唑框架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)材料相较于传统的ZIF-8材料具有更大的孔径,在固定化酶领域展现了较好的应用前景。目前,利用多级孔ZIF-8材料固定米根霉源脂肪酶(Rhizopus oryzae lipase,ROL)的效果仍不清楚。通过调节ZIF-8材料前驱体的初始物质的量比例,制备得到一种无定形ZIF-8(amorphous zeolitic imidazolate framework-8,aZIF-8)材料,基于ZIF-8和aZIF-8材料,采用原位自封装法制备得到固定化脂肪酶ROL@ZIF-8和ROL@aZIF-8。利用红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究了ZIF-8、aZIF-8、ROL@ZIF-8及ROL@aZIF-8的形貌及结构差异,比较了在不同ROL质量浓度条件下制备的ROL@aZIF-8与相同质量浓度ROL的酶活力,考察了ROL和ROL@aZIF-8的酸碱稳定性、温度耐受性、储藏稳定性以及对邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate,DIBP)的水解能力。结果表明,aZIF-8材料呈现出包含十字花形、正方形、球形等多种形态的无定形形貌,是一种具有微孔和介孔的多级孔材料。在ROL的质量浓度为4 mg/mL的条件下制备的ROL@aZIF-8呈现最大酶活力,为5.69 U/mg。在相同的ROL质量浓度条件下,aZIF-8材料的疏水性及多级孔特性促使ROL@aZIF-8的酶活力比ROL高。ROL@aZIF-8比ROL具有更好的碱稳定性、温度耐受性、储藏稳定性以及更高的对DBP和DIBP的水解能力。

掺杂ZIF-8改性全水发泡聚氨酯泡沫

在常温的水中利用2-甲基咪唑和六水合硝酸锌制备了多孔低密度材料沸石咪唑框架-8(ZIF-8),用环保溶剂水为发泡剂,采用一步法制备出具有保温隔热能力的聚氨酯泡沫(PUF),探讨ZIF-8用量对聚氨酯泡沫性能的影响。结果表明,添加少量的ZIF-8可明显改善聚氨酯泡沫的各项性能;当ZIF-8掺杂量(质量分数)为1%时,聚氨酯泡沫的导热系数降低了18%,压缩强度提高了14.5%。促进全水发泡的聚氨酯泡沫在隔热方面工业化发展。

ZIF-8改性自具微孔聚合物膜的制备及其对CO_(2)的分离性能

为了提高自具微孔聚合物(PIMs)膜对CO_(2)的分离效果,对PIM-1膜进行功能化改性。首先,将PIM-1膜通过水解、置换等作用引入Zn2+离子,再将改性后的PIM-1膜浸泡在2-甲基咪唑的甲醇溶液中,于室温下在膜表面生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)选择层,经过硅橡胶填补后得到无缺陷ZIF-8改性PIM-1膜(pZIF-8@PIM-1),并对其性能和结构进行测试和表征。结果表明:在离子改性后的PIM-1膜表面成功生长了厚度约0.8μm的ZIF-8选择层,晶体尺寸大小均匀,粒径直径在200 nm左右;与PIM-1纯膜相比,由于多价金属离子交联及ZIF-8选择层的存在,pZIF-8@PIM-1的CO_(2)扩散系数明显下降,CO_(2)/N_(2)扩散选择性有所上升,由0.89提升到1.01;ZIF-8中含氮有机杂环与CO_(2)之间的Lewis酸碱作用及2-甲基咪唑环上静电势对CO_(2)的亲和作用,使得pZIF-8@PIM-1的CO_(2)溶解度系数上升,且CO_(2)/N_(2)溶解选择性也得到提升,由18.56提升到20.31;改性后的PIM-1膜CO_(2)/N_(2)扩散选择性及CO_(2)/N_(2)溶解度选择性的双重提升共同促进了CO_(2)/N_(2)分离系数的提升,由原膜的16.57增加到20.43,具有良好的CO_(2)分离性能。

ZIF-8原位自封装固定化脂肪酶的研究

该研究使用沸石-咪唑框架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)多孔结构材料原位自封装皱褶假丝酵母源脂肪酶(Candida rugosa lipase,CRL)制备固定化脂肪酶(CRL@ZIF-8),利用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)等技术研究金属离子来源、反应时间、金属离子浓度和有机连接体的浓度等因素对固定化酶催化活性和形貌特征的影响。确定固定化脂肪酶的最适合成条件:2-甲基咪唑浓度为1.0 mol/L,醋酸锌浓度为0.5 mol/L,反应时间为30 min。在该条件下制备的固定化脂肪酶CRL@ZIF-8酶活力可达到9.8 U/g,其温度稳定性有显著的提高。