纳米硫化镉—细胞光生物催化研究

发布时间：2025-04-27 01:11

　　纳米半导体材料因其拥有独特的光、声、电、热等性能,在多个领域都拥有潜在的应用价值。纳米晶体CdS的带隙宽度处于4.5 eV至2.5eV之间,在紫外可见光的激发下可发生能级跃迁,因而被用作光催化剂催化生物反应。在酶催化氧化还原反应中,辅酶NAD(P)+/NAD(P)H循环对于酶促反应至关重要,但其价格昂贵,限制了大规模的生产应用。因此,开发能够利用太阳能转化NADH高效再生系统至关重要。本课题选用半导体材料-纳米硫化镉(CdS)在提供外源电子供体和特定波长光照下,将电子传递给辅酶NAD+再生NADH,并与酶催化反应形成辅酶自循环,促进生物催化反应的进行。主要研究内容有以下几个方面:1、不同方法合成CdS纳米材料。实验合成了 3种不同类型的CdS纳米颗粒:高温下合成CdS量子点、利用有机试剂在常温下合成CdS-Net Frameworks(CdS-NFs)纳米材料及CdS-NFs梭型纳米聚合物(CdS-NFs-A);并利用多角度激光光散射、SEM、TEM进行表征,发现CdS QDs的粒径小于5nm;CdS-NFs形成纳米网络结构,其中CdS粒径约5nm左右;CdS-NFs-Aregation...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 纳米材料简介
        1.1.1 纳米材料分类
        1.1.2 纳米材料特性
        1.1.3 纳米材料应用前景
    1.2 光催化剂
        1.2.1 光催化剂的发展历程
        1.2.2 光催化剂的原理
        1.2.3 半导体硫化镉
        1.2.4 硫化镉的合成方法
        1.2.5 硫化镉的应用
    1.3 金属有机框架
        1.3.1 金属有机框架简介
        1.3.2 金属有机框架分类
        1.3.3 金属有机框架应用
    1.4 本课题研究内容和意义
第2章 CdS半导体的合成和表征
    2.1 引言
    2.2 仪器、试剂和耗材
        2.2.1 主要试剂
        2.2.2 主要仪器设备
        2.2.3 溶液配制
    2.3 实验方法
        2.3.1 硫化镉(CdS)量子点的合成
        2.3.2 利用有机配体合成硫化镉-网络框架(CdS-NFs)
        2.3.3 不同CdS的物理表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 CdS量子点的表征
        2.4.2 CdS-NFs的表征
        2.4.3 CdS-NFs的表征
    2.5 本章小结
第3章 CdS-NADH-细胞催化反应体系建立
    3.1 引言
    3.2 试剂、仪器和耗材
        3.2.1 主要试剂
        3.2.2 主要仪器设备
        3.2.3 溶液配制
    3.3 实验方法
        3.3.1 菌种的复苏
        3.3.2 质粒的提取与转化
        3.3.3 LDH的可溶性表达
        3.3.4 LDH的纯化
        3.3.5 LDH最适酶活条件的优化
        3.3.6 细胞的表达收集
        3.3.7 CdS与细胞的结合表征
        3.3.8 CdS-NADH-细胞体系的电子供体的优化
        3.3.9 探究静息细胞自身因素对CdS-NADH-细胞的光催化影响
        3.3.10 探究光照对CdS-NADH-细胞的光催化影响
        3.3.11 不同浓度光催化剂对CdS-NADH-细胞的光催化的探究
        3.3.12 光照强度对CdS-NADH-细胞的光催化的探究
        3.3.13 不同类型的CdS应用CdS-NADH-细胞的光催化效果
        3.3.14 实验方法的分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 LDH的可溶性表达
        3.4.2 LDH最适酶活力条件的优化
        3.4.3 CdS-NADH-细胞体系的电子供体的优化
        3.4.4 CdS-NADH-细胞体系建立的探究
        3.4.5 静息细胞自身因素对CdS-NADH-细胞的光催化影响
        3.4.6 光照对CdS-NADH-细胞的光催化影响
        3.4.7 不同浓度光催化剂对CdS-NADH-细胞的光催化的探究
        3.4.8 光照强度对CdS-NADH-细胞的光催化的探究
        3.4.9 不同类型的CdS应用CdS-NAD+/NADH-细胞的光催化效果分析
    3.5 本章小结
第4章 CdS-NADH-LDH酶催化体系建立
    4.1 引言
    4.2 试剂、仪器和耗材
        4.2.1 主要试剂
        4.2.2 主要仪器设备
        4.2.3 培养基和溶液
    4.3 实验方法
        4.3.1 LDH与CdS的固定条件的探究
        4.3.2 LDH与CdS的固定酶活力单位的探究
        4.3.3 不同浓度光催化剂对CdS-NADH-LDH的光催化的探究
        4.3.4 不同类型的CdS应用CdS-NADH -LDH的光催化效果
        4.3.5 构建CdS-NADH反应体系
        4.3.6 优化CdS-NADH反应体系
        4.3.7 体系中加入NADH对还原反应的探究
        4.3.8 CdS-NADH-LDH反应体系中辅酶稳定存在的探究
        4.3.9 NAD⁺和NADH的高效液相分析方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 LDH与CdS的固定条件优化
        4.4.2 LDH固定化酶活力的测定
        4.4.3 不同浓度光催化剂对CdS-NADH -LDH的光催化的探究
        4.4.4 不同类型的CdS应用CdS-NADH -LDH的光催化效果
        4.4.5 CdS-NAD⁺反应体系的建立
        4.4.6 反应体系缓冲溶液的选择
        4.4.7 反应体系电子供体的选择
        4.4.8 体系中加入NADH对还原反应的探究
        4.4.9 探究CdS-NADH-LDH反应体系中辅酶的存在形式
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：4041648