[发明专利]负载CYP119酶的CeO2和TiO2复合材料粉体及制备

说明书

本发明公开了一种负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料粉体及其制备方法，以应用于催化还原水中六价铬离子。利用CYP119酶良好的光催化还原特性，以及在可见光下二氧化铈和二氧化钛复合材料良好的可见光吸收性能和良好的电子空穴分离性能，从而构建出具有高催化活性的酶纳米材料复合体系。主要利用水热法，先制备出二氧化铈和二氧化钛复合材料，然后再在二氧化铈和二氧化钛复合材料表面负载CYP119酶。制备方法简便、材料来源广、成本低，适合工业化批量生产。制备得到的负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料粉体具有光学性能好，催化活性高的特点。

技术领域

本发明涉及一种负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料粉体及其制备方法，特别是指一种水热法制备CeO₂和TiO₂复合材料粉体，然后在复合材料表面负载CYP119酶，以及在可见光下还原水中六价铬离子。此材料具有可见光具吸收性能好、电子空穴分离率高、催化还原活性高的特点，并且制备工艺简便、材料来源广、成本低的特点。

背景技术

随着全球科技和工业快速发展，地球上人口激增，水污染越来越严重，其中重金属污染具有易溶于水和土壤、难以生物降解、易于在食物链中积累、易致癌等难题。然而传统的重金属处理方法具有陈本高、耗能大、效果差问题。与之相比较而言，光催化还原重金属的方法具有更有效、成本低、好能少的特点。因此开发新型、具有良好光学性能和催化性能的新型环保材料具有非常重要的意义。

目前CYP119酶的光催化还存在反应引发难和光能利用率低(只能吸收利用紫外光)的问题，而二氧化钛可在光的激发下比较容易地产生光生电子和空穴。如果将二氧化钛与CYP119采取适当的方式祸合，使得二氧化钛的光生电子比较容易地传导给CYP119，这对于提高CYP119的光催化效率，拓宽其工业应用前景，具有重要意义。

然而即使和二氧化钛复合后也不能很好的解决可见光吸收性能差的问题，但是通过半导体复合，利用费米能级差的原理可以很好的解决这一问题。二氧化铈具有良好的可见光吸收性能和催化性能。在以往的研究中发现二氧化铈和二氧化钛复合材料在可见光下具有良好的催化还原六价铬的性能。然而距离工业化应用还具有一定的差距。

本专利发明一种负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料在体系上上区别于传统的CeO₂和TiO₂复合材料，而且该体系的催化还原六价铬活性高于传统二氧化钛和二氧化铈复合材料25%。

发明内容

本发明在于提供一种负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料粉体及其制备方法，以及在光催化污水处理中的应用。

为实现上述目的现采用如下技术方案：

酶催化体系催化高效、绿色，在于半导体材料复合后进一步解决了电子激发难，电子空穴已复合的难题。首先利用水热法制备出二氧化铈和二氧化钛复合材料，该体系具有可见光吸收性能好，电子空穴易分离的特点。然后在超声条件下将CYP119酶负载到二氧化铈和二氧化钛复合材料表面。

一种负载CYP119酶的CeO₂和TiO₂复合材料的方法，其特征在于采用以下步骤：

（1）将钛酸四丁酯，六水合硝酸铈分别加入到乙醇和区里水溶液中搅拌均匀，在反应釜内反应，温度120℃，时间48h；

（2）将水热反应产物抽滤洗涤，干燥，得到二氧化铈和二氧化钛复合材料粉体；

（3）配置PBS缓冲液：称取硫酸二氢钾、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化钾于烧杯中，加去离子水搅拌溶解，调解PH7.4左右；