生物大分子的光催化降解研究

论文摘要

近年来,光催化氧化技术作为一种新兴的环境污染治理技术,以其反应条件温和,在室温下具有深度氧化能力,无二次污染,可直接利用太阳能,效率高,设备简单等诸多优点而受到各界的广泛关注,在环境保护领域取得了累累硕果。自从1985 年Matsunaga 报道了TiO2的光催化杀菌后,光催化技术在杀菌方面的应用也已逐渐受到关注。结合本所对病毒的灭活研究,本文以牛血清白蛋白（BSA）和卵磷脂（PC）为目标物,研究了光催化剂对病毒的重要组成成分蛋白质和磷脂的降解反应过程。利用高效液相色谱（HPLC）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见近红外光谱（UV-Vis-NIR）、时间分辨荧光光谱（FL/FS900）等手段对BSA 和PC 的降解过程中产物和中间体进行了检测,并在此基础上对其降解过程进行了推测,探讨了催化剂用量、焙烧温度、比表面积和表面电性与其光催化降解性能的关系。论文得到了如下的结论:（1）在本论文的实验条件下,400℃焙烧的TiO2 和365nm 紫外光共同作用5 小时内可以使BSA 完全分解,单纯365nm 的紫外光5小时内仅可以使BSA 部分分解,而单纯的TiO2对BSA 仅有吸附作用,无法使之分解;（2）在TiO2和365nm 紫外光共同作用下,40 小时内BSA 可完全被矿化成CO2和无机离子;（3）催化剂的用量、焙烧温度以及反应条件对TiO2 的降解效率具有很大的影响;（4）催化剂表面电性通过影响其对BSA 的吸附对其降解效率具有一定的影响,当pH 值介于4.74（BSA 的等电点）和6.4（400℃焙烧的TiO2的等电点）之间时,BSA 的吸附量较大,而降解效率也较高;（5）利用TiO2膜光催化降解PC,膜的制备方法、基底、反应气氛以及光源对PC 的降解效率有明显的影响。电泳法制备的TiO2 膜表现出良好的活性,O2 气氛下TiO2 膜活性较好,而在N2气氛下几乎没有活性。虽然利用光催化灭活细菌在文献中已经有不少的报道,但是本论文首次系统地研究了光催化对于生物大分子的降解作用。这些结果对于我们深入了解光催化杀菌消毒的机理以及开发基于光催化理论的广谱的、高效的、环境友好的病毒灭活剂及其应用技术均具有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 病毒的变异及致病机制
• 1.1.1 病毒的变异
• 1.1.2 病毒的致病机制
• 1.2 常用的病毒的灭活方法
• 1.2.1 物理方法
• 1.2.1.1 热处理法
• 1.2.1.2 紫外线辐射法
• 1.2.1.3 毫微米过滤技术
• 1.2.1.4 超声波及微波灭活
• 1.2.1.5 脉冲法灭菌
• 1.2.1.6 吸附灭活
• 1.2.2 化学方法
• 1.2.2.1 臭氧及化学消毒剂杀毒
• 1.2.2.2 有机溶剂/表面活性剂（S/D）处理方法
• 1.2.2.3 胃蛋白酶处理方法
• 1.2.3 其他处理方法
• 1.3 水体富营养化现状及其治理方法
• 1.3.1 水体富营养化现状
• 1.3.2 水体富营养化的控制
• 1.3.2.1 物理法
• 1.3.2.2 化学法
• 1.3.2.3 生化法
• 1.4 光催化作用原理
• 1.5 光催化在医疗、卫生方面的应用研究
• 1.5.1 研究现状
• 1.5.2 光催化灭菌机理
• 1.6 生物大分子的光催化破坏可能性
• 1.6.1 光催化对生物大分子的破坏可能性
• 1.6.1.1 光催化对蛋白质的氧化损伤
• 1.6.1.2 光催化对DNA 的氧化损伤活
• 1.6.1.3 光催化对糖类的氧化损伤
• 1.6.1.4 光催化对脂质过氧化
• 1.7 本论文的立题依据与实验构想
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要的设备与试剂
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 主要实验仪器及仪器条件
• 2.2 光催化剂的制备及表征
• 2.2.1 光催化剂的制备
• 2.2.1.1 粉体光催化剂的制备
• 2.2.1.2 膜催化剂的制备
• 2.2.2 物化性能表征
• 2.2.2.1 催化剂的晶相表征
• 2.2.2.2 催化剂的比表面的测定
• 2.2.2.3 催化剂的表面形貌
• 2.2.2.4 催化剂的粒度及表面电性
• 2.3 BSA 及PC 光催化降解反应
• 2.3.1 BSA 的光催化降解反应
• 2.3.1.1 BSA 的光催化降解的UV-Vis 分析
• 2.3.1.2 BSA 的光催化降解的HPLC 分析
• 2.3.1.3 BSA 的光催化降解的FTIR 分析
• 2的检测'>2.3.1.4 BSA 的光催化矿化产生CO₂的检测
• 2.3.2 PC 的光催化降解反应
• 2.3.2.1 PC 的膜光催化降解
• 2.3.2.2 PC 的液相光催化降解
• 第三章 催化剂的选择
• 2对BSA 的光催化降解'>3.1 SOL-GEL-TiO₂对BSA 的光催化降解
• 2 对BSA 的光催化降解'>3.2 P25-TiO₂ 对BSA 的光催化降解
• 02 对BSA 的光催化降解'>3.3 PT/TiO₀2 对BSA 的光催化降解
• 4/TiO₂ 对BSA 的光催化降解'>3.4 InVO₄/TiO₂ 对BSA 的光催化降解
• 2对BSA 的光催化降解'>3.5 氮掺杂TiO₂对BSA 的光催化降解
• 3.6 BSA 的光降解催化剂的选择
• 第四章 光催化降解牛血清白蛋白
• 4.1 BSA 的光催化降解过程
• 4.1.1 BSA 光催化降解的UV-Vis 分析
• 4.1.2 BSA 光催化降解的HPLC 分析
• 4.1.3 BSA 降解过程中酸度的变化
• 4.2 影响BSA 光催化降解的因素
• 4.2.1 热处理温度对催化剂活性的影响
• 4.2.2 催化剂的投加量对BSA 降解效率的影响
• 4.2.3 酸度对BSA 降解效率的影响
• 2 催化剂的粒度及表面电性'>4.2.3.1 不同热处理温度的TiO₂催化剂的粒度及表面电性
• 4.2.3.2 不同 pH 值时 BSA 的降解效率
• 4.2.2.3 不同 pH 值时 BSA 的吸附效率
• 4.3 本章小结
• 第五章 磷脂的光催化降解研究
• 5.1 磷脂的光催化降解过程的研究
• 2 膜对磷脂的光催化降解'>5.1.1 TiO₂膜对磷脂的光催化降解
• 5.1.2 磷脂的液相光催化降解
• 5.2 磷脂的光催化降解的影响因素
• 5.2.1 不同光源照射下的膜对 PC 降解的影响
• 5.2.2 不同气氛下的膜对 PC 降解的影响
• 5.2.3 不同基底及制备方法的膜对 PC 降解的影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
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