基于多级孔金属有机骨架构筑HRP固定化酶反应器及其染料降解应用

摘要

以不稳定的Cu-金属有机骨架(Cu-MOF)为模板剂,利用自组装模板法制备多级孔Zr-MOF,再通过物理吸附法在多级孔Zr-MOF的介孔孔道中负载辣根过氧化物酶(HRP)构筑了HRP@Zr-MOF固定化酶反应器.通过改变孔径调节剂苯甲酸(HBC)的浓度调控孔径大小,研究了孔径对固定化酶反应器催化活性的影响;考察了固定化体系缓冲溶液pH值、固定化时间及温度对固定效果的影响.以HRP催化降解结晶紫染料为模型反应,探讨了HRP@Zr-MOF的操作稳定性和重复使用性.结果表明,pH=3.0、固定化时间为60 min、固定化温度为30℃是固定化HRP的最佳条件,固载量最高可达61.6 mg/g.与游离酶相比,HRP@Zr-MOF固定化酶反应器表现出更好的热稳定性、 酸碱稳定性、H2 O2稳定性和储存稳定性;重复使用10次后,HRP@Zr-MOF的催化活性仍能保持62.3％.将HRP@Zr-MOF应用于实际水样中结晶紫染料的催化降解,在5 min内降解率高达90％以上,表现出非常高效的催化效率.