课题名称:

基于单分子中红外光谱系统的开发和应用

课题背景：

酶催化剂具有催化活性高、催化条件温和等优点,可用于开展选择性催化反应。但自由酶的稳定性较差,通过将酶固定化可有效改善其稳定性。Zr-MOF具有较高比表面积和可调控的纳米孔结构,可用于酶的固定化。聚合物具有优异的生物相容性,可用于修饰无机材料表面,改善材料在生物系统中的应用。

课题简介:

本课题拟采用Zr-MOF与两亲性聚合物的复合修饰钙钛矿纳米晶体,制备酶仿生级联催化剂。考察两亲性聚合物的引入对Zr-MOF 固定化酶的效果,优化材料的组成与结构,并评价其催化活性、稳定性及重用性能。

这项课题的目标是开发一个能够检测单个分子中红外吸收的光谱系统。传统的中红外吸收光谱需要测量样本中的许多分子,而该课题将利用振动促发荧光的方法,通过检测分子振动对发射光子的调制,来实现对单个分子中红外吸收的检测。这种方法的优势在于能够研究低浓度甚至单分子的样本,提供单分子层面的化学信息。

课题内容:

1. 优化合成钙钛矿纳米晶体;

2. 制备Zr-MOF纳米结构;

3. 两亲性聚合物的合成;

4. Zr-MOF复合两亲性聚合物修饰钙钛矿;

5. 酶的固定化;

6. 催化剂表征;

7. 催化性能评价。

课题创新点:

1. 利用Zr-MOF与两亲性聚合物的复合修饰无机纳米材料用于酶固定化;

2. 加入两亲性聚合物,优化Zr-MOF固定化酶的微环境,增强酶的活性及稳定性。

课题研究目的:

1. 设计制备酶仿生复合纳米催化剂;

2. 评价材料的催化活性、选择性及稳定性;

3. 探讨两亲性聚合物的加入对酶固定化效果的影响;

4. 为酶固定化催化剂的设计提供新思路。

这个课题设计包含了材料的设计合成、结构调控、性能评价等内容,既考虑了材料科学方面的知识,也融入了一定的生物化学和催化方面知识。