基本信息
- 项目名称：
- 纳米磁性微粒功能化介孔分子筛的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 借助介孔分子筛具有的宽大的孔道空间以及丰富的表面硅羟基，通过使用具有不同功能化基团的硅烷耦联剂修饰得到的磁性微粒对介孔分子筛进行功能化来构筑脂肪酶固定化的微环境，改善介孔分子筛载体与脂肪酶的亲和作用，实现共价结合酶, 以获得高活性和高稳定性的固定化脂肪酶。将固定化脂肪酶用于生物柴油制备.
- 详细介绍：
- 本课题研究的目标是试图借助介孔分子筛具有的宽大的孔道空间以及丰富的表面硅羟基，通过使用具有不同功能化基团的硅烷耦联剂（如NH2(CH2)3-Si(OC2H5)3或γ一氨基丙基三乙氧基硅烷(ATES)）等修饰得到的磁性微粒对介孔分子筛进行功能化来构筑脂肪酶固定化的微环境，改善介孔分子筛载体与脂肪酶的亲和作用，实现共价结合酶, 以获得高活性和高稳定性的固定化脂肪酶。 将固定化脂肪酶用于生物柴油制备时，由于SBA-15较高的比表面积和高度有序的大孔径能改善纳米磁性微粒的稳定性，分散性和高的表面活性基团密度以及磁性微粒自身独特的磁分离特性, 固定化后的脂肪酶将具有的高度专一性和高催化效率易于回收、循环使用的特点，并且能简化生物柴油制备操作流程、降低成本。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本课题研究的目标是通过使用具有不同功能化基团的硅烷耦联剂（如NH2(CH2)3-Si(OC2H5)3或γ一氨基丙基三乙氧基硅烷(ATES)）等修饰得到的磁性微粒对介孔分子筛进行功能化来构筑脂肪酶固定化的微环境。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题首次提出将表面含功能基团的烷氧基硅烷或氯硅烷的高分子磁性微粒嫁接在SBA-15介孔分子筛表面。从而达到即改善SBA-15介孔分子筛的热稳定性, 同时提高SBA-15 介孔分子筛材料磁学性能，以及表面性质。
应用价值和现实意义
- 将这种功能化后的SBA-15介孔材料用于脂肪酶的固定化，并且将这种固定化的脂肪酶用于生物柴油的制备，提高了脂肪酶的稳定性和活性，以及重复使用性能。简化了操作工艺，降低了成本，
学术论文摘要
- 摘要：利用化学沉淀法制备出Fe3O4纳米颗粒。然后以Fe3O4纳米颗粒作为磁性内核，利用液体石蜡作有机分散介质, 甲醛、戊二醛作交联剂,通过反相悬液交联法制备出了单分散、窄分布的强磁性Fe3O4聚糖磁性微球。因为最后需要将Fe3O4壳聚糖磁性微球（MCS）同硅烷化的介孔分子筛进行交联，所以需要合成介孔分子筛并将其硅烷化，然后通过乙二醛将硅烷化的介孔分子筛接枝到Fe3O4壳聚糖磁性微球上，最终形成磁性高分子微球。实验中以聚乙二醇- 聚丙三醇- 聚乙二醇（P123）为模板剂、正硅酸乙酯为硅源,在强酸和水热条件下合成了SBA - 15介孔分子筛。以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES ) 为硅烷化试剂,分别采用后修饰法和一步嫁接法将其嫁接到SBA-15 的孔内,形成了硅烷化的介孔分子筛。最后将硅烷化硅胶接枝到Fe3O4壳聚糖磁性微球（MCS）上形成最终的产物—磁性高分子微球。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 通过校级专家评审.
参考文献
- 参考文献： [1] Kresge C T, L eonowicz M E, Roth W J, et al. Odered Mesoporous Molecular Sieves Synthesized by a Liquid - C rystal Temp late Mechanism. Nature, 1992, 359: 710 –712. [2] ZHAO D, FENG J, HUO Q, et al. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstom pores [J]. Science,1998, 279: 548 –552. [3] 徐坚, 杨立明, 王玉军,等.介孔分子筛SBA-15的表面改性对脂肪酶固定化的强化作用[J]. 化工学报,2006,57(30):2407 –2410. [4] 王奂玲,闫亮,赵睿,等.氨丙基官能化SBA-15 介孔分子筛的合成及催化性能的研究[J]. 分子催化,2005,19(1):1 –5.
同类课题研究水平概述
- 壳聚糖(以下简称CS)是一种天然多糖衍生物，具有优良的生物亲和性，其分子链上丰富的羟基和氨基使其易于进行化学修饰而赋予多种功能，已在医药、农业、轻纺、日化等领域得到广泛应用。本文利用反相悬浮交联法，采用液体石蜡为分散介质，成功制备了成球性能优良的CS单分散窄分布微米级微粒。在此基础上，利用Fe3O4为核制备出了单分散、窄分布的强磁性Fe3O4。 介孔分子筛由于具有较大的比表面积、孔径等在催化、分离以及其它领域中具有广泛的应用前景。二十世纪九十年代，M41S系列介孔分子筛问世以来，相继出现了MSU系列、SBA系列以及HMS 等介孔分子筛。将有机基团通过不同的方法引入分子筛中，可以有效地改变分子筛的孔道环境及表面性质，从而适于应用。将有机基团引入介孔分子筛中可以通过两种方法实现：其一是共价接枝法，其二是水解共沉淀法。采用共价接枝法，在介孔孔道内部共价锚接具有催化活性的有机功能基团或分子，是近年来发展起来的一种适合介孔分子筛表面修饰的新技术。采用水解共沉淀法，以含有有机基团的硅烷偶联剂和正硅酸四乙酯为前体，可直接合成有机基团位于孔壁上的规则介孔有机硅烷材料。文献报道了以共价接枝法合成氨丙基杂化HMS介孔分子筛，并用于催化苯甲醛与氰乙酸乙酯的Knoevenagel 缩合反应。与HMS介孔分子筛相比较，SBA-15介孔分子筛具有较大的孔径和孔容，而且有更好的水热稳定性。介孔分子筛自问世以来，由于具有较大的比表面积和孔体积以及可调变的规则的孔道，在分离提纯、化学合成、光学和声学材料等领域有潜在的用途，引起了广泛的关注。同时由于介孔分子筛拥有大量的表面硅羟基，在通过表面功能化引入催化活性中心方面有独特的优势。通过表面功能化不仅可得到具有高活性、高选择性的催化新材料，也为大量的均相催化剂的固载化提供了广阔的空间。采用这种在介孔孔道内部共价锚接具有催化活性的有机功能基团，可使催化剂的活性位具有结构明确、强度均匀的特点。目前对SBA - 15介孔分子筛的表面功能化的研究较多，如表面磺酸基功能化、金属氧化物负载等，而对其碱性功能化的研究相对较少。
