双功能介孔膦酸锆材料的合成、表征及其对鲑鱼精DNA的吸附研究

摘要

介孔膦酸盐材料集介孔材料的基本特征和膦酸盐材料的结构可剪裁性于一身,化学组成多样化、骨架性质丰富,而且还具有膦酸赋予其的生物相容性,所以在蛋白和核酸等生物大分子的固定化等领域具有潜在的应用前景。
　　 本论文采用一步共缩聚法,以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作为模板剂,1,4-二膦酰甲基哌嗪(BPMP)、N-膦酰甲基.L-脯氨酸(H3PMP)和四氯化锆(ZrCl4)在弱酸性条件下合成双功能介孔膦酸锆材料,并通过N2吸附.脱附,扫描电镜(SEM)和固体核磁共振(MAS NMR)对材料的介孔结构、形貌以及组成进行了表征。这些介孔材料具有较高的比表面积、较大的孔容,且可以通过调变表面活性剂的用量来控制材料的孔径尺寸在2.4 nm至14 nm范围内。介孔膦酸锆材料的双功能,其一是1,4-二膦酰甲基哌嗪中哌嗪基团在不同pH值条件下可逆的质子化和去质子化赋予材料可逆的阳离子骨架性质和中性表面性质,即pH-敏感性；其二是N-膦酰甲基-L-脯氨酸中的L-脯氨酸基团赋予材料的手征性。
　　 本论文选用鲑鱼精DNA作为核酸模型,系统地研究了双功能介孔膦酸锆材料对鲑鱼精DNA的吸附。材料的孔径尺寸直接影响鲑鱼精DNA的吸附量,当材料的孔径尺寸为4.7 nm时,材料对鲑鱼精DNA的吸附量最大,可以达到239 mg／g。通过对材料吸附鲑鱼精DNA的数据进行吸附理论模型分析,发现孔径尺寸不同的四种材料对鲑鱼精DNA的吸附都属于Langmuir单层吸附。并通过对材料吸附鲑鱼精DNA的动力学吸附数据进行的研究:四种材料对鲑鱼精DNA的吸附较慢,在6 h可以达到吸附平衡,属于准二级吸附动力学模型,材料是通过阳离子骨架性质与呈负电性的鲑鱼精DNA之间形成的强烈静电吸引作用形成的物理吸附过程来实现鲑鱼精DNA的吸附。材料的手征性对鲑鱼精DNA保持其双螺旋结构的方面的工作还尚在进行之中。因此,双功能介孔膦酸锆材料有望成为一种新型的基因载体。
　　 另外,本论文还选用碳纳米管(CNTs)作为载体,采用共价结合法,将辣根过氧化酶(HRP)固定在碳纳米管上得到辣根过氧化酶固定化酶(HRP@CNTs),并系统研究了HRP的固定化条件及HRP@CNTs对苯酚的去除。得到的固定化酶HRP@CNTs稳定性高,而且能够高效地去除苯酚。这种新型辣根过氧化物酶固定化为利用辣根过氧化物酶处理含酚废水的应用研究提供了有价值的实验数据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 介孔材料的研究概况

1.1.1 介孔材料的简介

1.1.2 介孔材料分类

1.1.3 介孔材料的制备与形成机理

1.2 介孔有机膦酸盐材料研究概况

1.2.1 介孔有机磷酸盐材料的发展历程

1.2.2 介孔有机膦酸盐材料的合成方法

1.2.3 介孔有机膦酸盐材料的独特优势和应用前景

1.3 论文的选题背景和意义

第二章 双功能介孔膦酸锆材料的合成及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 化学药品和实验仪器

2.2.2 双功能介孔膦酸锆材料的制备

2.2.3 双功能介孔膦酸锆材料的表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 双功能介孔膦酸锆材料的氮气物理吸附.脱附等温线

2.3.2 双功能介孔膦酸锆材料的扫描电镜

2.3.3 双功能介孔膦酸锆材料的31P MAS NMR和13C CP/MAS NMR谱图

2.4 本章小结

第三章 双功能介孔膦酸锆材料对鲑鱼精DNA的吸附研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品和设备

3.2.2 双功能介孔膦酸锆材料吸附DNA

3.3 结果与讨论

3.3.1 双功能介孔膦酸锆材料吸附DNA的吸附等温线

3.3.2 双功能介孔膦酸锆材料吸附DNA的动力学研究

3.4 本章小结

第四章 辣根过氧化物酶在碳纳米管上的固定化及其苯酚去除中的应用研究

4.1 引言

4.2 固定化酶的研究

4.2.1 固定化酶介绍

4.2.2 酶固定化方法

4.2.3 本章研究目的及内容

4.3 实验部分

4.3.1 实验试剂和仪器

4.3.2 实验过程

4.3.3 定量方法

4.4 结果与讨论

4.4.1 HRP的固定化

4.4.2 HRP@CNTs对苯酚的去除

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢