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有机无机复合材料综合了有机材料和无机材料的优点,在力学、热学、光学、电磁学和生物学等方面具有许多优异性能,因此受到了各国科学家的广泛关注。本文以海藻酸钠为有机相,γ-氨丙基三乙氧基硅烷为无机相,利用两种不同的方法制备了两种不同的海藻酸钠/二氧化硅(SiO2)复合材料,在此基础上,对这两种复合材料作为固定纤维素酶的载体进行了研究。本文主要包括以下三个部分:第一部分:共价交联海藻酸钠/SiO2复合水凝胶的制备与表征利用多肽合成中的碳二亚胺法,以1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)为活化剂活化海藻酸钠上的羧基,然后在常温下与偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷上的氨基反应生成酰胺键而交联;同时,硅烷中的乙氧基发生水解缩聚反应得到了有机高分子和无机材料之间以共价键结合的杂化水凝胶。以FTIR、SEM等实验方法对产物进行了表征,并探讨了杂化水凝胶的溶胀率、剪切模量、网链平均分子量与其结构之间的关系。结果表明,杂化材料中有机无机两相相容性良好,杂化材料的密度、溶涨率及其力学性能可以通过控制无机有机二者的比例加以控制。第二部分:共价交联海藻酸钠/SiO2复合水凝胶固定化纤维素酶以第一部分的共价交联海藻酸钠/SiO2复合水凝胶作为固定化纤维素酶载体,固定后,纤维素酶的包埋率超过了86%,酶固定前后的SEM图表明纤维素酶非常均匀地分布在载体中。探讨了pH、温度对固定酶和游离酶活力的影响,研究了固定酶和游离酶的酶促反应动力学。结果表明固定酶具有对pH和温度更高的稳定性,固定酶的最适宜pH为3.6,最佳催化温度为50℃。固定酶的可重复实用性良好,连续使用10次后依然保留>50%酶活力。第三部分:基于溶胶凝胶原理海藻酸钠/SiO2复合载体固定化酶以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为前驱体,发生溶胶凝胶反应固定包埋海藻酸钠和纤维素酶。研究并比较了两种不同的复合材料固定酶的包埋率、米氏常数、对温度和pH的稳定性、储藏稳定性能以及可循环使用性能。研究结果表明,共价交联海藻酸钠/SiO2复合水凝胶固定化纤维素酶具有更高的包埋率,更好的储藏稳定性能以及可循环使用性能;而基于Sol-Gel原理海藻酸钠/SiO2复合载体固定化酶在固定酶的相对活力和对底物的亲和力方面则更胜一筹。