[发明专利]氨基化纳米二氧化钛、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米二氧化钛，具体地，涉及一种氨基化纳米二氧化钛及其制备方法，以及该氨基化纳米二氧化钛在固定化酶载体中的应用。

背景技术

将功能大分子接枝于无机微粒表面，是目前制备功能性复合微粒的重要途径。在无机(微米级及纳米级)微粒表面接枝功能大分子，使功能大分子的功能性与无机微粒的优良机械性能，热与化学稳定性相结合，可以赋予粒子许多新的特性，如两亲性，光敏性，生物活性，化学活性，可分散性，吸附性能及对金属离子的螯合性能等，可广泛应用于色谱固定相，非均相催化，酶的固定化，生物大分子的分离，新型吸附分离材料及塑料的增强增韧等众多科学研究与实际应用领域。

纳米TiO₂是一种研究较早的纳米材料，由于其比表面积大、表面活性较高、耐候性和耐腐蚀性良好、抗紫外能力强等特点而广泛应用于涂料、化妆品、催化剂、感光材料、食品包装、环保工程、医药等领域。近年来，随着纳米技术、基因工程、蛋白质组学的不断发展，人们发现纳米TiO₂的表面修饰是增加其应用性的基础。目前，在基础和应用领域已对纳米TiO₂做了大量研究，发现由于二氧化钛表面含有大量的羟基基团，使得其很容易与其他官能团发生结合反应，从而制得表面含有多种功能团的功能性纳米TiO₂颗粒，这样就可以进行纳米TiO₂的功能化、固定，以及进行其他复杂的表面反应等，使其有更加广泛的应用性。

多孔玻璃、多孔硅球、氧化铝及硅藻土是目前应用较为广泛的无机载体,但它们在用于固定化酶时需要经过强酸或强碱的活化,再在甲苯中长时间回 流进行硅烷化,载体的制备过程繁琐。同时纳米二氧化钛由于其良好的生物相容性、较大的比表面积等优点被广泛的应用于多种酶的固定化。然而在绝大多数情况下，酶在固定到纳米载体后，其催化活力均有不同程度的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种氨基化纳米二氧化钛以及该氨基化纳米二氧化钛的制备方法和该氨基化纳米二氧化钛在固定化酶载体中的应用。该纳米二氧化钛的表面具有足够多的氨基，从而使得该氨基化纳米二氧化钛在固定化酶载体中能够广泛应用；同时制备该氨基化纳米二氧化钛的步骤简单，原料易得。

本发明人通过研究发现无机载体表面的氨基不仅能够起到固定位点的作用，同时起到保护无机载体上吸附的酶的功能以使得酶能够避免碱催化剂、高速搅拌以及高温等对酶分子天然构象的破坏，有利于酶的活性的保持。多空玻璃、多空硅球和纯的纳米二氧化钛的表面氨基密度均较低，故本发明人在纳米二氧化钛的表面进行氨基修饰制备氨基化纳米二氧化钛，以使得氨基化纳米二氧化钛表面就有足够多的氨基以充当固定位点，同时用以保持酶的活性，从而使得该氨基化纳米二氧化钛能够作为高效的固定化酶载体使用。

为了实现上述目的，本发明提供一种氨基化纳米二氧化钛的制备方法，所述制备方法包括：

a、将赖氨酸与乙二胺溶液相混合以制得赖氨酸溶液的工序；

b、将钛酸四丁酯与所述赖氨酸溶液混合并接触反应以制得氨基化纳米二氧化钛的工序。

本发明也提供了一种氨基化纳米二氧化钛，所述氨基化纳米二氧化钛通过上述的制备方法制备而成。

本发明还提供了上述的氨基化纳米二氧化钛在固定化酶载体中的应用。

通过上述技术方案，本发明通过水热法合成纳米二氧化钛，并直接在纳米二氧化钛的表面进行氨基化修饰得到氨基化纳米二氧化钛。该氨基化纳米二氧化钛的表面的氨基密度可高达3mmol·g^-1，从而使得该氨基化纳米二氧化钛完全可以作为固定化酶载体使用。同时该纳米二氧化钛的制备方法为一步水热法，步骤简单，且只需简单地溶剂洗涤便可提纯。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是检测例1中各纳米二氧化钛表面的氨基含量的结果统计图；

图2是检测例2中氨基化纳米二氧化钛A1和纳米二氧化钛B1的FT-IR图谱；

图3是检测例3中纳米二氧化钛B1在放大3万倍下的SEM图；

图4是检测例3中纳米二氧化钛B1在放大10万倍下的SEM图；

图5是检测例3中氨基化纳米二氧化钛A1在放大3万倍下的SEM图；

图6是检测例3中氨基化纳米二氧化钛A1在放大10万倍下的SEM图；