一种大孔-介孔氧化铝及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种大孔‑介孔氧化铝及其制备方法和用途，包括下列步骤：将质量比为(0.8～1)：(0.45～0.5)：0.7的P123、柠檬酸和37％wt的浓盐酸加入无水乙醇中，混合均匀；后加入异丙醇铝，异丙醇铝与所述P123的质量比为1.8～2.8：1，搅拌至形成均一透明的溶液A；向其中加入胶体晶体模板，所述胶体晶体模板与所述异丙醇铝的质量比为1～10：1，密封静置12～24h，取出胶体晶体模板后烘干得到白色固体材料B；进行煅烧，得到3DOM/m‑Al。本发明专利技术本发明专利技术制备的大孔‑介孔氧化铝具有较高比表面和较大孔体积，为固定化酶提高大量的附着点位；经大孔‑介孔氧化铝固定化的酶，其活性、热稳定性和重复操作稳定性较好，可以作为固定化酶的理想载体，应用于固定化酶领域。

Macroporous mesoporous alumina and preparation method and use thereof

The invention provides a macroporous mesoporous alumina and its preparation method and application, including the following steps: adding the mass ratio of (0.8-1): (0.45-0.5):0.7 P123, citric acid and 37% wt concentrated hydrochloric acid into anhydrous ethanol, mixing evenly; adding aluminum isopropoxide, aluminum isopropoxide and the mass ratio of P123 to 1.8-2.8. 1. Stir to form a homogeneous and transparent solution A; add a colloidal crystal template, the colloidal crystal template and aluminum isopropoxide mass ratio of 1-10:1, sealed and stationary 12-24 hours, take out the colloidal crystal template and dry to get white solid material B; calcine, get 3DOM/m_Al. The macroporous mesoporous alumina prepared by the present invention has high specific surface area and large pore volume, and enhances a large number of attachment sites for immobilized enzyme; the enzyme immobilized by macroporous mesoporous alumina has good activity, thermal stability and repetitive operation stability, and can be used as an ideal carrier for immobilized enzyme and is applied to immobilization. The field of enzyme.

【技术实现步骤摘要】
一种大孔-介孔氧化铝及其制备方法和用途
本专利技术涉及材料化学领域，特别涉及一种大孔-介孔氧化铝及其制备方法和用途。
技术介绍
多级孔道结构的纳米材料因其能够协同不同孔径范围孔的优势，己在很多应用领域，如能量转换与储存、催化、吸附、过滤、传感和药物治疗等展现出优越的性能。近年来，人们致力于大孔-介孔纳米材料的研究，尤其是大孔-介孔二氧化硅材料。氧化铝材料由于其良好的物理化学性质，在催化、石油裂解、吸附分离、色谱及酶的固定化方面具有广泛应用。与二氧化硅相比，氧化铝具有更高的水解稳定性，更易于负载金属物种等优势。CN101863499A公开了一种大孔-介孔氧化铝的制备方法，孔道规则，孔径分布集中。CN103657739A公开了一种介孔-大孔复合结构氧化铝载体，解决现有扩孔技术无法形成较多大孔和介孔的目的，使煤焦油与载体上的催化剂更好的接触，由该载体所负载的加氢脱金属催化剂具有高的加氢脱金属性能。CN106984303A公开了一种担载贵金属的等级孔大孔-介孔γ-Al2O3催化剂的制备方法，其担载的贵金属活性组分在载体上均匀分布，催化剂整体具有良好的孔道连通性、高的比表面积和大的孔体积。但是，上述制备方法得到的产品均不具备三维有序结构。三维有序材料具有孔径均一、孔道排列整齐有序等特点，构成内部交联的三维网络，因为其具有高的比表面积和大的孔体积，在催化、材料和生物化工等领域展现出良好的应用前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种大孔-介孔氧化铝及其制备方法和用途，以制备出三维有序的大孔-介孔氧化铝，并应用于固定化酶领域。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种大孔-介孔氧化铝的制备方法，包括下列步骤：S1：将质量比为(0.8～1)：(0.45～0.5)：0.7的P123、柠檬酸和37％wt的浓盐酸加入无水乙醇中，混合均匀；后加入异丙醇铝，所述异丙醇铝与所述P123的质量比为1.8～2.8：1，搅拌至形成均一透明的溶液A；S2：将胶体晶体模板加入所述溶液A中，所述胶体晶体模板与所述异丙醇铝的质量比为1～10：1，密封静置12～24h，取出所述胶体晶体模板，得到溶液B；将所述溶液B烘干得到白色固体材料C；S3：将所述白色固体材料C进行煅烧，得到3DOM/m-Al。进一步的，步骤S3中煅烧温度400～600℃，升温速度1～5℃/min。煅烧时间4～8h。本专利技术的另一目的在于提出一种大孔-介孔氧化铝，所述大孔-介孔氧化铝由上述大孔-介孔氧化铝的方法制得，制得的大孔-介孔氧化铝中大孔结构三维有序，介孔结构有序。进一步的，所述大孔-介孔氧化铝的大孔孔径为280nm～350nm，介孔孔径为5～8nm，比表面为328～347m2/g，孔体积为0.3891～0.4132cm3/g。本专利技术的另一目的在于提出一种大孔-介孔氧化铝的用途，以应用于酶的固定化领域，所述酶分子的直径小于5nm。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种大孔-介孔氧化铝的用途，其特征在于所述酶的固定化包括下列步骤：S4：将质量比为1：1.4的正己烷和APTES加入3DOM/m-Al中，冷凝回流12h，得到溶液D；将所述溶液D进行离心、清洗、烘干，得到NH2-3DOM/m-Al；S5：将NH2-3DOM/m-Al浸没在戊二醛中，活化1h；洗去戊二醛后浸没在酶液中，反应2h；洗去未负载的酶液，得到固定化酶。进一步的，所述戊二醛的浓度为0.4～2.4wt％。进一步的，所述酶液中酶的浓度为10～800mg/g。进一步的，所述酶为脂肪酶、青霉素酰化酶和腈水合酶。进一步的，所述酶液中脂肪酶的浓度为10～800mg/g，所述酶液中青霉素酰化酶的浓度为40～190mg/g，所述酶液中腈水合酶的浓度为50～550mg/g。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术制备出大孔-介孔氧化铝；该大孔-介孔氧化铝具有较高比表面和较大孔体积，为固定化酶提高大量的附着点位；经大孔-介孔氧化铝固定化的酶，其活性、热稳定性和重复操作稳定性较好，可以作为固定化酶的理想载体，应用于固定化酶领域。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例1.1制得3DOM/m-Al的SEM图、TEM图N2吸附曲线图和孔径分布图；图2为本专利技术实施例1.2制得3DOM/m-Al的SEM图、TEM图N2吸附曲线图和孔径分布图；图3为本专利技术实施例1.3制得3DOM/m-Al的SEM图、TEM图N2吸附曲线图和孔径分布图；图4为本专利技术实施例1.2制得3DOM/m-Al的SAXRD图；图5为本专利技术实施例2制得CALB@NH2-3DOM/m-Al、PGA@NH2-3DOM/m-Al和NHase@NH2-3DOM/m-Al的活性示意图；图6为本专利技术实施例3制得CALB@NH2-3DOM/m-Al、PGA@NH2-3DOM/m-Al和NHase@NH2-3DOM/m-Al的活性示意图；图7为本专利技术实施例3.13、3.23和3.34制得CALB@NH2-3DOM/m-Al、PGA@NH2-3DOM/m-Al和NHase@NH2-3DOM/m-Al与对应游离酶的热稳定性对比图；图8为本专利技术实施例3.13、3.23和3.34制得CALB@NH2-3DOM/m-Al、PGA@NH2-3DOM/m-Al和NHase@NH2-3DOM/m-Al的重复稳定性示意图；图9为本专利技术NH2-3DOM/m-Al与固定化酶的共价结合机理示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术的设计思想是采用双模板法制备大孔-介孔氧化铝。通过该整体设计思想的设置，可以制备出大孔-介孔氧化铝，并具有较高比表面和较大孔体积。基于如上的整体设计思想，下述实施例对该设计思想下的其中一部分具体应用进行详细说明。实施例1本实施例涉及一种大孔-介孔氧化铝的制备方法，包括下列步骤：S1：将P123、柠檬酸和37％wt的浓盐酸加入无水乙醇中，混合均匀；后加入异丙醇铝，搅拌至形成均一透明的溶液A；S2：将胶体晶体模板加入所述均一透明的溶液A中，所述胶体晶体模板与，密封静置，取出胶体晶体模板后烘干得到白色固体材料B；S3：将所述白色固体材料B进行煅烧，得到3DOM/m-Al。本专利技术通过设计浓盐酸、柠檬酸、无水乙醇的质量比，三者配合制得具有三维有序结构的大孔-介孔氧化铝。在特定的浓盐酸和柠檬酸比例下，即浓盐酸与柠檬酸的质量比为(0.8～1)：(0.45～0.5)时，异丙醇铝能够形成相对稳定的铝溶胶，利用胶体晶体模板的制孔作用，形成大孔；利用P123的制孔作用形成了介孔；陈化一段时间，得到凝胶，然后煅烧就可以得到3DOM/m-Al。为了进一步提高效率，可以控制煅烧温度400～600℃，升温速度1～5℃/min。煅烧时间4～8h。具体应用时，可以采用如下实施例的原料配比和生产条件：图1至图3示出了实施例1.1-1.3制得的3DOM/m-Al的SEM图，由图可知，实施例1.1-1.3制得的3DOM/m-Al在大范围内具有三维有序的大孔网络，呈球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大孔‑介孔氧化铝的制备方法，其特征在于包括下列步骤：S1：将质量比为(0.8～1)：(0.45～0.5)：0.7的P123、柠檬酸和37％wt的浓盐酸加入无水乙醇中，混合均匀；后加入异丙醇铝，所述异丙醇铝与所述P123的质量比为1.8～2.8：1，搅拌至形成均一透明的溶液A；S2：将胶体晶体模板加入所述溶液A中，所述胶体晶体模板与所述异丙醇铝的质量比为1～10：1，密封静置12～24h，取出所述胶体晶体模板，得到溶液B；将所述溶液B烘干得到白色固体材料C；S3：将所述白色固体材料C进行煅烧，得到3DOM/m‑Al。

【技术特征摘要】
1.一种大孔-介孔氧化铝的制备方法，其特征在于包括下列步骤：S1：将质量比为(0.8～1)：(0.45～0.5)：0.7的P123、柠檬酸和37％wt的浓盐酸加入无水乙醇中，混合均匀；后加入异丙醇铝，所述异丙醇铝与所述P123的质量比为1.8～2.8：1，搅拌至形成均一透明的溶液A；S2：将胶体晶体模板加入所述溶液A中，所述胶体晶体模板与所述异丙醇铝的质量比为1～10：1，密封静置12～24h，取出所述胶体晶体模板，得到溶液B；将所述溶液B烘干得到白色固体材料C；S3：将所述白色固体材料C进行煅烧，得到3DOM/m-Al。2.根据权利要求1所述的一种大孔-介孔氧化铝的制备方法，其特征在于：步骤S3中煅烧温度400～600℃，升温速度1～5℃/min。煅烧时间4～8h。3.一种大孔-介孔氧化铝，其特征在于：所述大孔-介孔氧化铝由权利要求1至2中任一项所述的大孔-介孔氧化铝的方法制得，制得的大孔-介孔氧化铝大孔结构三维有序，介孔结构有序。4.根据权利要求3所述的一种大孔-介孔氧化铝，其特征在于：所述大孔-介孔氧化铝大孔孔径为280nm～350nm，介孔孔径为5～8nm，比表面为328～347m2/g，孔体积为0.3891～0.4132cm3/g。5.一种大孔-介孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜艳军，薛宏光，张教育，瞿玮，陈浩，
申请(专利权)人：江苏金茂源生物化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32