本發(fā)明涉及鐵基納米漆酶，具體為一種鐵基納米漆酶的制備方法及去除有機(jī)污染物應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鐵基納米漆酶并非傳統(tǒng)意義上的天然漆酶，而是一種利用納米技術(shù)合成的，模擬漆酶(一種含銅的多酚氧化酶)功能的鐵基納米材料。鐵基納米材料因其良好的催化活性、低成本和穩(wěn)定性，在模擬酶的研究中得到了廣泛關(guān)注。鐵基納米漆酶作為這類材料的一種，旨在通過納米尺度的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)類似漆酶的氧化還原催化能力。

2、就比如公開號為cn116099572a的專利文件公開了一種鐵基納米酶的制備方法，該發(fā)明提出了一種鐵基納米酶，可催化以魯米諾為代表的發(fā)光體系體系產(chǎn)生發(fā)光信號；該納米酶催化活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，環(huán)境耐受性強(qiáng)且成本低，可代替天然酶用于催化魯米諾體系發(fā)光；結(jié)合該納米酶和魯米諾體系，用于構(gòu)建化學(xué)發(fā)光傳感器，實(shí)現(xiàn)對多種靶標(biāo)物的高靈敏檢測。

3、但類似于上述申請的現(xiàn)有鐵基納米漆酶制備工藝仍存在以下不足：

4、然而，由于現(xiàn)有的鐵基納米漆酶的制備方法在合成過程中難以完全控制顆粒的均勻性和結(jié)晶性，以致于容易出現(xiàn)鐵基納米顆粒(如fe3o4nps)的純度和結(jié)晶度降低的情況，從而影響制備出的鐵基納米漆酶的催化活性和穩(wěn)定性。其次，現(xiàn)有的鐵基納米漆酶制備方法通常涉及復(fù)雜的化學(xué)合成過程和高昂的成本，這限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用中的可行性，目前仍缺乏更加簡單、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的制備方法。

5、因此，急需對此缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，本發(fā)明則是針對現(xiàn)有的技術(shù)及不足予以研究改良，提供有一種鐵基納米漆酶的制備方法及去除有機(jī)污染物應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基納米漆酶的制備方法及去除有機(jī)污染物應(yīng)用，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，一種鐵基納米漆酶的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、前驅(qū)體溶液的配制：

5、選擇適宜的鐵源作為前驅(qū)體，并將鐵源和其他必要的金屬鹽或添加劑按比例加入有機(jī)溶劑乙醇中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓纬煞€(wěn)定的前驅(qū)體溶液；

6、s2、溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化：

7、水解反應(yīng)：控制反應(yīng)條件，使前驅(qū)體溶液中的金屬鹽發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鐵(fe(oh)3)和氧化鐵(fe2o3)；

8、聚合反應(yīng)：水解生成的單體通過聚合反應(yīng)相互連接，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的溶膠，溶膠中的粒子大小、分布和形態(tài)將直接影響最終納米材料的性能；

9、凝膠形成：隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，溶膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度和剛性的凝膠；

10、s3、干燥與熱處理：

11、將形成的凝膠置于電熱恒溫干燥箱中進(jìn)行干燥處理，以去除其中的溶劑和水分，然后對干燥后的凝膠進(jìn)行熱處理，以促進(jìn)納米粒子的結(jié)晶和長大；

12、s4、納米漆酶的獲取：

13、經(jīng)過熱處理后，凝膠中的fe3o4基納米酶逐漸形成并穩(wěn)定存在，然后通過研磨和超聲分散將納米粒子(即fe3o4基納米酶)從凝膠基質(zhì)中分離出來；

14、s5、純化與表征：

15、分離出的納米粒子通過純化處理去除雜質(zhì)，然后通過包括x射線衍射、透射電鏡在內(nèi)的各種表征手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征。

16、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，鐵源選擇無機(jī)鐵鹽，具體為氯化鐵(fecl3)、硝酸鐵(fe(no3)3)的其中一種。

17、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，前驅(qū)體溶液的原料配制比例如下：2克氯化鐵(或硝酸鐵)、50毫升乙醇(用于溶解前驅(qū)體)，以及0.1克硝酸鋅(用于調(diào)節(jié)納米材料的性能)、0.5克peg(用于提高納米材料的穩(wěn)定性和分散性)。

18、進(jìn)一步的，所述步驟s2中，反應(yīng)條件包括溫度和ph值，且反應(yīng)溫度為25～80℃，ph值8～12。

19、進(jìn)一步的，所述步驟s3中，干燥處理的烘干溫度控制在50～100℃之間，烘干時(shí)間8～10小時(shí)，并通過定期稱重或觀察凝膠的顏色和質(zhì)地變化來判斷烘干是否完成，以確保凝膠中的溶劑被充分去除，以及避免凝膠開裂或變形。

20、進(jìn)一步的，所述步驟s3中，熱處理具體采用退火工藝，對于鐵基納米材料，退火溫度控制在800～1200℃之間，退火溫度要高于納米粒子的成核溫度，但又要避免過高導(dǎo)致納米粒子團(tuán)聚或燒結(jié)，且退火時(shí)間為8～12小時(shí)，退火時(shí)間的長短影響了納米粒子的結(jié)晶程度和長大效果，具體時(shí)間取決于退火溫度和材料的性質(zhì)，較長的退火時(shí)間有助于納米粒子更充分地結(jié)晶和長大，但也會增加生產(chǎn)成本和能源消耗。

21、進(jìn)一步的，所述步驟s4中，納米粒子的分離具體包括如下過程：

22、研磨：通過機(jī)械力的作用將凝膠破碎成更小的顆粒，在這個(gè)過程中，凝膠基質(zhì)被逐漸細(xì)化，同時(shí)納米粒子也被從凝膠中釋放出來；

23、超聲分散：將研磨后的凝膠懸浮液置于超聲波處理器中，在超聲波的作用下，液體介質(zhì)中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、微射流和沖擊波，通過超聲波的能量破壞凝膠基質(zhì)與納米粒子之間的相互作用力，使納米粒子從凝膠基質(zhì)中分離出來，并均勻分散在液體介質(zhì)中。

24、進(jìn)一步的，所述步驟s5中，純化處理先利用化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性或易去除的物質(zhì)，然后采用如下手段進(jìn)行去除：

25、離心分離：利用納米粒子與雜質(zhì)在密度、大小或形狀上的差異，通過離心機(jī)產(chǎn)生的離心力將它們分離，去除與納米粒子有明顯物理性質(zhì)差異的雜質(zhì)；

26、溶劑洗滌：將納米粒子懸浮在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，通過多次洗滌去除附著在粒子表面的雜質(zhì)；

27、過濾：使用微孔濾膜或超濾膜對納米粒子懸浮液進(jìn)行過濾，以截留納米粒子并去除溶液中的雜質(zhì)，適用于去除較大顆粒的雜質(zhì)。

28、進(jìn)一步的，所述步驟s5中，表征方法包括：

29、x射線衍射(xrd)：用于確定納米粒子的晶體結(jié)構(gòu)、相組成和晶格參數(shù)，通過xrd圖譜可以分析出納米粒子的衍射峰位置、強(qiáng)度和形狀等信息，從而推斷出其晶體結(jié)構(gòu)和相純度；

30、透射電鏡(tem)：提供納米粒子形貌、尺寸和微觀結(jié)構(gòu)的直接觀察，tem圖像可以清晰地顯示出納米粒子的形狀、大小、分布以及晶格條紋等細(xì)節(jié)信息；

31、掃描電鏡(sem)：與tem類似，但sem通常用于觀察較大尺寸的樣品或表面形貌，sem圖像可以提供納米粒子在宏觀尺度上的分布和形態(tài)信息；

32、動(dòng)態(tài)光散射(dls)：用于測量納米粒子在溶液中的粒徑分布和zeta電位，dls技術(shù)通過測量納米粒子在激光照射下的散射光強(qiáng)度變化來推斷其粒徑大小可評估納米粒子穩(wěn)定性和分散性。

33、第二方面，一種鐵基納米漆酶的去除有機(jī)污染物應(yīng)用，應(yīng)用于如上述制備的鐵基納米漆酶，其特征在于，具體過程是：

34、應(yīng)用環(huán)境準(zhǔn)備：對含有有機(jī)污染物的水體進(jìn)行水質(zhì)分析，確定污染物的種類、濃度及水體的ph值、溫度等理化性質(zhì)，然后根據(jù)鐵基納米漆酶的催化特性，調(diào)整水體的ph值至5.5～6.5，溫度至25～60℃，以提高鐵基納米漆酶的催化效率；

35、鐵基納米漆酶的投加：根據(jù)污染物的濃度、水體的體積以及鐵基納米漆酶的催化效率等因素綜合考慮鐵基納米漆酶的投加量，并將制備好的鐵基納米漆酶按一定比例投加到含有有機(jī)污染物的水體中；

36、催化降解過程：鐵基納米漆酶中的漆酶成分會吸附到有機(jī)污染物分子上(因?yàn)橛袡C(jī)污染物分子中的酚類、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)與漆酶的活性位點(diǎn)具有較高的親和力)，吸附后，漆酶催化有機(jī)污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞其不飽和共軛體系，從而破壞有機(jī)污染物的分子結(jié)構(gòu)(漆酶可以催化有機(jī)污染物中的酚類、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)發(fā)生羥基化、羧基化等反應(yīng))，使其轉(zhuǎn)化為更易被分解的小分子化合物，然后進(jìn)一步被氧化還原分解，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無機(jī)物，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的無害化處理；

37、殘留物處理：對催化降解后的水體進(jìn)行后續(xù)處理，如沉淀、過濾等，以去除可能殘留的納米材料或其他雜質(zhì)。

38、本發(fā)明提供了一種鐵基納米漆酶的制備方法及去除有機(jī)污染物應(yīng)用，具備以下有益效果：

39、本發(fā)明優(yōu)化了鐵基納米漆酶的制備工藝，改進(jìn)了其合成方法，通過采用溶膠-凝膠法提高鐵基納米顆粒的純度和結(jié)晶度，并利用先進(jìn)的納米技術(shù)和表征手段，如透射電子顯微鏡、x射線衍射等，對納米酶的結(jié)構(gòu)、形貌和表面性質(zhì)進(jìn)行精確調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)特定的催化性能，且整個(gè)制備方法更加簡單、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保，降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率。