酶固定化镍-没食子酸金属有机框架高效去除废水中西酞普兰的研究

本研究通过一锅法合成镍-没食子酸金属有机框架（Ni-GA MOF），并共价固定辣根过氧化物酶（HRP），实现了废水中抗抑郁药西酞普兰氢溴酸盐（Celexa?）的高效降解（91%）。该生物催化剂在pH 7.0、300 K条件下展现优异稳定性，经5次循环仍保持85%活性，为酶-MOF复合体在废水处理中的应用提供了创新方案。

　　

Highlight

材料

镍(II)氯化物六水合物（NiCl₂·6H₂O）、3,4,5-三羟基苯甲酸（没食子酸）、磷酸三钠（Na₃PO₄）购自Ultrapure公司，愈创木酚和37%盐酸（HCl）来自Sigma Aldrich，冰醋酸由BDH实验室供应，氢氧化钠（NaOH）购自Glentham LIFESCIENCES，新鲜辣木（Moringa oleifera）采自当地市场。所有化学品均为分析纯级别。

Ni-GA MOF合成

采用原位法合成镍-没食子酸金属有机框架（Ni-GA MOF），该方法能精准调控框架拓扑结构，为后续酶固定化提供理想载体。

HRP在Ni-GA MOF纳米复合材料上的合成与稳定化

使用辣木提取的过氧化物酶（HRP）进行固定化，酶活性测定显示部分纯化酶在pH 7.0、室温条件下对愈创木酚底物的活性达459.7 U/mL。通过共沉淀法构建的Ni-GA-MOF纳米生物催化剂（NBCs）因其操作简便、生物相容性优异成为理想选择。

结论

本研究成功将HRP共价固定于新型Ni-GA-MOF纳米复合材料，固定化率高达92.3%。动力学分析显示固定化酶具有更低的K_M值和更高的V_max值（自由酶：270 μm/min；固定化酶：138 μm/min），表明其底物亲和力与催化效率显著提升。该生物催化剂在环境友好型废水处理领域展现出巨大应用潜力。