一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于无机材料和分析技术领域，涉及一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用；本发明专利技术首先将Fe3O4@MPS微球与乙腈混合超声分散后，加入AABOB、N‑烯丙基咪唑、交联剂MBAA和引发剂偶氮二异丁腈，加热引发聚合反应；所得产物反复洗涤后真空干燥；然后将本发明专利技术所得产物经过镍离子的协同作用，进行辣根过氧化物酶的固定化，并将得到的固定化酶用于酚类污染物的降解；本发明专利技术材料合成的固定化酶具有很好的重复利用能力，其相对酶活在重复利用5次后依然能达到83%，远高于目前文献报道；其pH稳定性，温度稳定性和贮藏稳定性和未固定化的材料相比都有显著的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用
本专利技术属于无机材料和分析
，涉及一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用。
技术介绍
含酚废水是世界上工业废水污染最严重的问题之一。含酚废水主要来源于钢铁工业、造纸工业和塑料加工工业等，如果这种废水不经过处理而直接排放到河流、环境中，会造成非常严重的污染，对人体、水体、鱼体以及农作物带来严重的危害。目前处理含酚废水的方法综合起来主要是包括物理法、化学法和生化法三大类。物理处理法对处理条件要求非常高，而且处理过程所需费用昂贵；化学处理法可能会产生二次污染的情况；微生物降解酚类废水需要消耗大量的时间，而且酚类废水会对微生物产生毒害作用。酶催化反应是一种绿色、环保的化学反应过程，近年来采用辣根过氧化物酶（HRP）处理酚类和苯胺类废水的研究受到了科研工作者的广泛研究。传统的溶液酶在处理含酚废水中，容易受到其他污染物影响，且酶不能回收利用、易失活、稳定性差。而酶经过固定化后，难回收、再利用差等问题能得到有效解决，并且可提高酶的稳定性，所以对HRP的固定化研究显得尤为重要。目前对HRP固定化的载体材料，主要包括以下四类：（1）无机载体，常用的有Fe3O4、活性炭；（2）天然高分子载体，如壳聚糖、纤维素和海藻酸等；（3）合成高分子载体，目前报道较多的载体有聚丙稀酰胺、聚苯胺、聚酮、聚乙烯醇等；（4）复合载体，当单一的载体不能满足要求，复合载体也随之产生，其可通过不同的材料间的组合来弥补缺陷，来满足特定条件下对载体的要求。目前报道的这些的载体材料对HRP的固定化效果有待进一步来优化，主要缺陷体现在酶的载量不高，而且循环使用能力有待加强。利用载体（Fe3O4）上嫁接的金属离子Ni2+，可以和HRP中的酰胺基团产生协同作用而生成具有较高酶活的酶-无机杂化纳米花。但是对于Ni2+固定化的HRP，催化反应应该在中性或弱碱的条件下进行，因为Ni3(PO4)2在酸性介质中具有不稳定性；同时由于HRP没有组氨酸标签，所以载体颗粒上的Ni2+和酶上的酰胺基团的协同作用不是很强，这会导致不理想的固定化效果。当前，硼酸功能化的杂交纳米颗粒已经被广泛地应用于选择性地富集糖蛋白、动态血糖监控、控释和药物传导中，可是关于硼酸在酶的固定化中却很少有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前的固定化辣根过氧化物酶固载量较低、重复利用能力较差等一些不足之处，从而提供一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球固定化辣根过氧化物酶。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术首先提供一种新型的由Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球，所述微球直径为150nm，整体分散均匀并具有超顺磁性，能在外加磁场下实现快速分离。本专利技术还提供一种由Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球的制备方法，具体制备步骤如下：（1）5-硝基-2-（羟甲基）苯硼酸环状单酯（NBOB）的合成：将一定量的发烟硝酸于-40℃边搅拌边滴加入一定量的2-（羟甲基）苯硼酸环状单酯（BOB）中，滴加结束继续搅拌反应20min。在通过TLC点板测定的反应完成后，将混合物转移到冰水中剧烈搅拌一段时间。反应结束后，抽滤分离产物，用去离子水洗涤几次，然后在40℃下真空干燥过夜。其中，所述发烟硝酸加入量为5-15mL；所述BOB加入量为1-2.2g；所述混合物在冰水中剧烈搅拌时间为1.5-2.5h。（2）5-氨基-2-（羟甲基）苯硼酸环状单酯（ABOB）的合成：将一定量的NBOB和一定量的（50％）雷尼镍溶解在90mL甲醇中，之后在氮气保护下在将一定体积的水合肼边搅拌边加入到混合物中，整个反应过程中控制体系温度为0℃。通过TLC测定反应完成后，将混合物通过硅藻土抽滤，取滤液进行旋转蒸发得到产物。得到的产物可以直接用于下一步合成反应。其中，所述NBOB溶解量为3-3.8g；雷尼镍溶解量为2-4g；所述水合肼加入量为5-8.2ml。（3）Wulff型苯硼酸（AABOB）的合成：将3g的ABOB溶解在含有35mL蒸馏水和一定体积的四氢呋喃的混合溶剂中，然后将一定量的碳酸氢钠和一定体积的丙烯酰氯先后加入到上述溶液中，在0℃下搅拌反应一段时间。通过TLC测定反应完成后，蒸发除去四氢呋喃，将剩下的产物用乙酸乙酯萃取2h后得到粗产物。之后依次用50mL蒸馏水、50mL饱和碳酸钠溶液、50mL蒸馏水进行萃取纯化，将有机层进行过滤，旋蒸得到最终产物。其中，所述四氢呋喃在混合试剂中的含有量为30-40ml；所述碳酸氢钠加入量为6.4-7.2g；丙烯酰氯加入量为2.8-3.6ml；所述，0℃下搅拌时间为3-5h。（4）Fe3O4微球的合成：采用一种改进的水热法进行制备。将一定量的FeCl3·6H2O、一定量的NH4AC以及一定量的二水合柠檬酸三钠溶于盛有一定体积的乙二醇的单口烧瓶(250ml)中，一定温度的油浴加热并搅拌1h得到黑色均一体系，之后转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜(100ml)，放入一定温度的烘箱反应16h，冷却至室温，磁分离黑色产物，用无水乙醇洗涤几次至上清没有颜色后，置于30℃真空干燥箱内干燥24h。其中，所述六水合氯化铁加入量为1.050-1.650g；所述NH4AC加入量为3.454-4.254g；加入的二水合柠檬酸三钠为0.3-0.5g；加入的乙二醇为60-80mL；所述油浴中搅拌反应的温度为80-120℃；所述在不锈钢高压反应釜中反应的温度为180-220℃。（5）Fe3O4@MPS微球的合成：称取一定量的Fe3O4纳米粒子于250mL的三口瓶中，加入40mL乙醇、10mL水和1.5mL氨水，超声分散1h至底部无明显沉淀。然后于一定温度的条件下边搅拌边缓慢向体系中滴加一定体积的MPS。待反应持续进行24h后，用永久磁体将产物从溶液中分离，用乙醇反复洗至中性，同时清洗后的溶液不会变浑浊，最后将产物置于30℃真空干燥箱内干燥24h。其中，所述Fe3O4纳米粒子加入量为0.1-0.5g；所述反应时的温度为60-80℃；所述MPS加入量为0.4-0.6mL。（6）Fe3O4@p(AABOB-co-AIM)微球的合成：称取一定量的Fe3O4@MPS微球于100mL三口瓶中，加入40mL的乙腈，超声分散至底部无明显沉淀，之后向体系中加入一定量的AABOB、一定量的N-烯丙基咪唑（AIM）、一定量的交联剂N,N’-亚甲基双丙稀酰胺（MBAA）和10mg的引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）。加热引发聚合反应，反应过程中烧瓶置于油浴装置中，上接分馏柱、冷凝管以及接收装置。反应过程中调节温度使体系在0.5h内沸腾并使乙腈开始冷凝，控制1h左右的时间收集约20mL乙腈，此时停止聚合，移去油浴装置冷却至室温。所得粒子反复以无水乙醇洗涤，洗去多余的单体及低聚物，至上层液体澄清后，将产物置于45℃真空干燥箱内干燥24h。其中，所述Fe3O4@MPS微球称取量为0.03-0.07g；AABOB加入量为50-70mg；所述AIM加入量为20-60mg；所述交联剂MBAA加入量为30-50mg。本专利技术所得到的Fe3O4@P(AABOB-co-AIM)磁性纳米微球用于辣根过氧化物酶的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球（Fe3O4@P(AABOB‑co‑AIM)磁性纳米微球），其特征在于，所述微球直径为150 nm，整体分散均匀并具有超顺磁性，能在外加磁场下实现快速分离。

【技术特征摘要】
1.一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球（Fe3O4@P(AABOB-co-AIM)磁性纳米微球），其特征在于，所述微球直径为150nm，整体分散均匀并具有超顺磁性，能在外加磁场下实现快速分离。2.一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，按照如下方法进行：称取一定量的Fe3O4@MPS微球于三口瓶中，加入一定量的乙腈，超声分散至底部无明显沉淀，之后向体系中加入一定量的AABOB、一定量的N-烯丙基咪唑、一定量的交联剂MBAA和引发剂偶氮二异丁腈；加热引发聚合反应，反应过程中烧瓶置于油浴装置中，上接分馏柱、冷凝管以及接收装置；反应过程中调节温度使体系在一定时间内沸腾并使乙腈开始冷凝，此时停止聚合，移去油浴装置冷却至室温；所得粒子反复以无水乙醇洗涤，洗去多余的单体及低聚物，至上层液体澄清后，将产物真空干燥。3.根据权利要求2所述的一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4@MPS微球用量为0.03-0.07g。4.根据权利要求2所述的一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述AABOB加入量为50-70mg；所述AIM加入量为20-60mg；所述交联剂MBAA加入量为30-50mg；引发剂偶氮二异丁腈的用量为10mg。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡云凤，韩娟，罗鹏，李颖，范美美，姬治宇，谭朝林，王赟，顾磊，李春梅，倪良，张文莉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32