血红素-葡萄糖氧化酶级联催化体系的构建和应用

作     者：刘媛 王若馨 王香凤 刘海灵 谢孟峡 LIU Yuan;WANG Ruo-xin;WANG Xiang-feng;LIU Hai-ling;XIE Meng-xia

作者机构：北京师范大学分析测试中心北京100875 中国国家博物馆文保院藏品检测与分析所北京100006 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2025年第45卷第2期

页      面：379-385页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(22276014 21976016)资助 

主　　题：级联催化 葡糖氧化酶 血红素 类芬顿反应 污染物降解 

摘      要：天然生物酶具有催化活性高、特异性强的优点,而其对环境非常敏感;纳米酶等酶模拟物具有更高的稳定性,可以作为生物酶的有效替代和补充参与催化反应。酶催化和类芬顿反应的结合在环境污染物降解领域显示出巨大的潜力,金属有机框架(MOFs)材料可以做为生物酶和其他功能分子的载体。采用原位沉淀法制备了氯高铁血红素(Hemin)和葡萄糖氧化酶(GOx)包埋在ZIF-8 MOFs骨架中的复合材料(Hemin@GOx@ZIF-8),其在水溶液中具有良好的分散性,溶液呈墨绿色。结构表征Hemin和GOx能够被成功地封装在ZIF-8骨架中,并且复合材料仍能完整保持ZIF-8的骨架结构。复合材料Hemin@GOx@ZIF-8为多孔晶体结构,粒径约为300 nm;比表面积为1512 m^(2)·g^(-1);平均孔径1.076 nm;孔体积约为0.6075 cm^(3)·g^(-1)。丰富的比表面积和孔容量,可以为催化反应提供更多活性位点,从而有利于提高催化反应效率。复合材料Hemin@GOx@ZIF-8具有良好的稳定性。该复合材料具有级联催化的性能,在葡萄糖驱动下,GOx可将葡萄糖催化氧化生成H_(2)O_(2),并被复合材料中的Hemin催化发生类芬顿反应,从而实现对有机污染物高效的级联催化降解。以有机染料刚果红(CR)为底物研究该级联体系的催化降解性能,其对水溶液中CR的降解率达到88%以上,该级联催化体系还具有良好的热稳定性、有机溶剂耐受性和重复利用性。进一步研究表明,Hemin@GOx@ZIF-8级联降解体系对不同类型有机污染物均具有良好的降解能力,在环境污染物降解领域具有良好的应用前景。