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催化剂可分为均相催化剂与非均相催化剂两大类。均相催化剂的转化率和选择性通常都较高(转化数的世界纪录:4550000),但是它回收困难、不易循环使用。非均相催化剂易与产物分离、易于回收和再利用,但活性与选择性一般不及相应的均相催化剂。如何实现均相催化剂与非均相催化剂的优势互补——既具有均相催化剂的高活性,又具有非均相催化剂的易回收性?这成为当前催化领域的热门话题。本文根据人工分子伴侣结合释放蛋白质的机理,提出了一种新的解决问题的方法:在反应状态时,载体与催化剂几乎无相互作用,催化剂均相催化反应;反应结束后,改变条件使载体吸附催化剂,形成非均相催化剂,易于回收;再把回收的非均相催化剂投入到新的反应体系中,改变条件使载体将催化剂释放出来,催化剂继续均相催化反应;如此循环往复。本文成功实现了热敏型载体Au@PNIPAM循环吸附释放生物酶催化剂(木瓜蛋白酶和过氧化氢酶),证明了该方法的可行性。采用柠檬酸钠还原法合成了纳米金粒子,采用RAFT聚合法合成了热敏型聚合物PNIPAM,采用配体取代反应合成了Au@PNIPAM。XPS、核磁、红外、热重和紫外-可见光谱表征证明成功合成了Au@PNIPAM,动态光散射和透射电镜表征证明Au@PNIPAM具有良好的热敏性。热敏型载体Au@PNIPAM对木瓜蛋白酶的吸附率与温度有关。25°C时,载体呈亲水性,吸附酶较少;温度升高至50°C,载体呈疏水性,可以吸附超过90.0%的酶。再降温至25°C,Au@PNIPAM释放出大部分吸附的酶。此过程可循环进行。将“Au@PNIPAM+木瓜蛋白酶”体系投入到水解酪蛋白反应体系中。先在25°C时催化反应,相对活性达到93.4%。然后升温至50°C,Au@PNIPAM吸附大部分酶形成非均相催化剂,从而容易回收。再将回收的固体投入到新鲜的缓冲溶液中。在25°C下,Au@PNIPAM释放出80.7%的酶,形成新的“Au@PNIPAM+木瓜蛋白酶”体系,继续催化水解酪蛋白,相对活性为83.1%。进入第三轮反应,Au@PNIPAM释放出62.0%的酶,相对活性为62.6%。该方法同样可成功用于过氧化氢酶。20°C时,Au@PNIPAM吸附过氧化氢酶达到平衡时,吸附率只有5.1%。向“过氧化氢酶+Au@PNIPAM”体系中加入底物过氧化氢,体系的相对活性为98.3%。反应结束后,升温至50°C,Au@PNIPAM对过氧化氢酶的吸附率超过90%。通过离心,将过氧化氢酶/Au@PNIPAM分离出来,并转移至20°C的新鲜的缓冲溶液中。载体Au@PNIPAM释放了74.4%的过氧化氢酶,形成了第二轮“过氧化氢酶+Au@PNIPAM”体系,它的相对活性为78.0%。到了第三轮,49.5%的过氧化氢酶被Au@PNIPAM释放,体系的相对活性超过50%。Au@PNIPAM中的纳米金仅仅起到一个核的作用,对于循环吸附释放催化剂并无帮助。而且金的价格昂贵,不适于在实际应用中大面积推广。因此,本文研究用较为便宜的物质替代它,合成了以纳米SiO2为核的热敏型载体SiO2@PNIPAM。但SiO2@PNIPAM对木瓜蛋白酶的吸附率不高,在最佳条件下也只有36%。SiO2@PNIPAM不适合用于循环吸附释放催化剂。此外,本文研究了介孔材料SBA-15固载木瓜蛋白酶的性能。相比于游离酶,固载在羧基改性SBA-15上的木瓜蛋白酶对底物酪蛋白有更强的亲和力,其催化效率也更高。对比离子液体[Simim+][Cl]修饰前后的SBA-15发现,[Simim+][Cl]有益于提高固定化木瓜蛋白酶的活性。