金纳米粒子与生物大分子相互作用的研究及其在催化中的应用

摘要

金纳米粒子以其独特的光学、电学、催化等特性而受到人们的广泛关注。本论文选择以生物大分子壳聚糖和藻红蛋白为保护剂采用化学还原法制备了金纳米粒子，研究了壳聚糖和藻红蛋白与金纳米粒子之间的相互作用，在此基础上，采用等体积浸渍法制备了壳聚糖修饰的无机氧化物负载纳米金催化剂，以葡萄糖液相选择氧化为模型反应考察了它们的催化活性，利用UVDRS，IR，XRD，TEM，XPS，DTG-DTA等技术详细研究了纳米金催化剂结构与反应性能之间的关系，取得如下主要结果：
　　 1.壳聚糖和藻红蛋白具有稳定金纳米粒子的作用。以此为保护剂制备的金纳米金粒子平均粒径在10nm，分布均匀，没有发生团聚现象。这是由于分子中的氨基、羟基等活性基团能与金纳米粒子形成Au-N或Au-O键，有效阻止了金纳米粒子的聚集，起到保护剂的作用。
　　 2.壳聚糖、藻红蛋白的用量对金纳米粒子的催化性能有显著的影响。加入适量的保护剂制备的金纳米粒子有利于提高葡萄糖选择氧化反应的活性，而保护剂量过多时，由于金纳米粒子被包裹而不利于其催化活性的发挥。
　　 3.金纳米粒子与壳聚糖之间存在较强的相互作用。壳聚糖能够捕获金纳米粒子而不发生聚集，是金纳米粒子良好的捕获剂，易于形成金纳米粒子-壳聚糖复合材料Au@CHI。
　　 4.制备了壳聚糖修饰的SiO2、Al2O3、TiO2、活性炭复合载体。与单一载体相比，复合载体负载的纳米金催化剂对葡萄糖液相选择氧化反应具有更高的催化活性，其变化规律为：Au@CHI-SiO2>Au@CHI-TiO2>Au@CHI-Al2O3～Au@CHI-AC当葡萄糖与金的摩尔比为1000:1，以空气为氧化剂(流速为600mL/min)，反应温度70℃时，Au@CHI-SiO2对葡萄糖的转化率达到44.8[％]。