锰/铜核壳结构漆酶模拟酶的构建及其在染料脱色与酚类污染物检测中的循环应用

针对天然漆酶稳定性差、回收困难等问题，研究人员通过溶胶-凝胶法结合原位牺牲策略，成功合成Mn/Cu双金属核壳结构漆酶模拟酶SiO2@APTCu-MnO2。该材料展现出优于天然漆酶的催化活性（Km=0.29?mM，Vmax=1.05×10?3?mM/min）、90天保持80%活性的长效稳定性，以及10次循环后仍维持80%染料脱色效率的优异回收性能，为环境修复提供新型多功能生物催化剂。

　　

纺织工业排放的印染废水含有高色度染料和酚类污染物，传统处理方法面临效率低、成本高的困境。天然漆酶（laccase）虽能催化降解这些污染物，但其稳定性差、难以回收的特性严重制约实际应用。针对这一挑战，中国研究人员通过创新材料设计，开发出具有核壳结构的双金属漆酶模拟酶SiO₂@APTCu-MnO₂，相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials》。

研究团队采用溶胶-凝胶法结合原位牺牲策略构建材料：先以纳米二氧化硅（SiO₂）为核，通过氨基硅烷（APTES）修饰后螯合铜离子形成催化中心；再通过高锰酸钾氧化在表面原位生成MnO₂壳层，最终形成直径约200?nm的核壳结构。通过SEM、XPS等技术确认材料形貌与元素分布，并系统评估其催化性能与环境适应性。

催化性能与稳定性
相比天然漆酶，该模拟酶对2,4-二氯酚（2,4-DP）的K_m值降低至0.29?mM，V_max提升至1.05×10^?3?mM/min，表明其底物亲和力与催化效率显著增强。在pH?3-9和20-80℃范围内保持稳定活性，90天后仍保留80%活性，且10次循环后对活性蓝19（KN-R）的脱色率维持在80%以上。

染料脱色应用
针对蒽醌类和偶氮染料，2小时内脱色率超90%。通过构建"脱色-植物培养"系统证实处理水对植物生长无显著影响，验证了技术的生态安全性。

酚类污染物检测
该材料可实现2,4-DP的快速比色检测，线性范围0.05-1.0?mM，检测限0.02?mM，为环境监测提供新工具。

结论与意义
SiO₂@APTCu-MnO₂通过Mn-Cu协同效应（电子转移与晶格应变）和核壳结构保护，解决了天然漆酶在实际应用中的瓶颈。其高效、稳定、可循环的特性，为纺织废水处理和环境监测提供了新型解决方案。研究不仅拓展了双金属模拟酶的设计思路，也为工业化应用奠定基础。该工作获得国家自然科学基金（52003108）等项目的支持，由Xinyi Chen、Jing Su等学者共同完成。