一、题目任务书 纤维素共价固定功能化酞菁二、主要内容和基本要求（指明本课题要解决的主要问题和大体上可从哪几个方面去研究和论述该主要问题的具体要求）主要目标和任务：金属酞菁衍生物由于其特殊的结构而具有优良的催化氧化性 能，广泛运用于各行各业。

本实验首先合成酞菁化合物，再制备纤维素薄膜，然后 采用直接将金属酞菁衍生物负载到纤维素上的方法，制备得到一种金属酞菁负载纤 维催化剂。

本文采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定酞菁衍生物中的金属元素的 含量，从而根据金属元素的含量换算出金属酞菁在纤维素纤维上的负载量。

主要内容包括： （1）合成外环有氨基官能团的金属酞菁化合物 （2）以乙酸纤维素原料制备薄膜，通过水解得到纤维素薄膜，并对其进行氧化 处理使其表面形成功能化基团。

（3）通过共价键的方式将酞菁固定于纤维素纤维表面，制备得到一种负载型的 催化剂。

（4）考察各反应条件对负载量的影响。

三、起止日期及进度安排起止日期： 2010 年 11 月 8 日 至 2011 年 4 月 18 日进度安排： 序号时间1 2010.11.08 至 2010.11.182 2010.11.21 至 2010.12.233 2011.12.26 至 2011.01.104 2011.01.10 至 2011.01.245 2011.02.19 至 2011.03.106 2011.03.15 至 2011.3.317 2011.04.15 至 2011.04.18内容 文献的查阅与实验方案制定 完成开题报告、英文翻译和文献综述合成四氨基金属酞菁 完成纤维素薄膜的制备与固定 完成反应温度和时间对固定量的影响 根据实验结果，完成论文初稿 修改毕业论文，最终完稿四、推荐参考文献（理工科专业应在 5 篇以上，文科类专业应在 8 篇以上，其中外文文献至少 2 篇。

） 3. 沈永佳，酞菁的合成及应用[M]，北京：化学工业出版社，2000，2 第一版. 4. 姚玉元，陈文兴，吕素芳.催化纤维的制备及催化性能[J] .纺织学报，2007，28(4):5-7 5. 陈文兴，陈世良，吕慎水，等.负载型酞菁催化剂的制备及其光催化氧化苯酚[J].中国科学， 2007，50(3):379-384. 6. 殷焕顺.易溶性金属酞菁衍生物的合成及其性质研究:学位论文.湖南:湘潭大学，2004 [5] B. Kippelen, S. Yoo, J. A. Haddock, B. Domercq, S. Barlow,B. A. Minch, W. Xia, S. R. Marder and N. R. Armstrong,in Organic Photovoltaics: Mechanisms, Materials, and Devices,ed. S. sariciftic and S. Sun, CRC Press, Boca Raton, FL,2005. [6]F. Armand, H. Perez, S. Fouriaux, O. Araspin, J.-P. pradeau,C. G. Claessens, E. M. Maya, P. Va´quez and T. Torres, synth.Met., 1999, 102, 1476; Z. Wang, A.-M. Nygrd, M. J. Cook andD. A. Russell, Langmuir, 2004, 20, 5850.外文资料翻译(译文不少于 2000 汉字)1．所译外文资料： ① 作 者 ： ZhenGangWang, LingShu Wan, ZhenMei Liu, XiaoJun Huang,ZhiKang Xu ②书名(或论文题目)：Enzyme immobilization on electrospun polymernanofibers ③出版社(或刊物名称或可获得地址)：journal homepage: ④出版时间(或卷期号)：Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 56(2009) ⑤所译起止页码：189–1952．译成中文：酶固定于纳米纤维的表面摘要:酶固定化吸引了精细化工、生物医药、生物传感器等领域的持续关注。

固定化酶的性能在很大程度上取决于结构的支持。

纳米支持被认为是可以保留其 催化活性的，以及其固定酶效率高的程度。

静电纺丝提供了一个简单而灵活制作 纳米纤维的支持的方法。

相比其他纳米支持(如介孔二氧化硅，纳米颗粒)，纳米 纤维支持有许多优势以及其高孔隙度和互联等优点。

本文主要讨论了作为酶固定 化纤维的最新进展两种不同方法，表面附着和封装。

表面附着是指表面附着吸附 或共价键的酶附着在原始的或修改过的纳米纤维。

封装指静电的酶和聚合物混合 体。

我们做了详细的比较这两种固定方法和其突出的鲜明特点。

酶的固定化的生 物传感器，生物燃料电池和生物催化剂开发静电纤维的应用前景进行了讨论。

1.简介近几十年来，一维纳米材料由于其独特的吸引性和有趣的应用非常重视。

一 维纳米材料通常的形式是纤维，线，棒，带，管，螺旋，或环。

它们可以由各种 方法产生。

其中，静电纺丝似乎是最简单的方法，这种方法是可以制造长度特别 长的纳米纤维，直径均匀的成分多样化的纳米纤维。

静电纺丝的这些独特功能可 以应用在许多方面，如模板，钢筋，过滤，催化，生物医学和制药应用，电子和 光学设备。

特别是在生物催化领域，纳米纤维静电显示鲜明特点和优势。

酶是众所周知，具有高度的专一性的绿色催化剂。

涉及基板之间的专一性(底 物专一性)，分子类似部分(区域专一性)，和(立体专一性)光学异构体部分。

温和 酶的专一性可以较高效率的应用于药学剂合成、食品加工、生物制造、生物降解 过程、蛋白质消化以及蛋白质组学分析。

然而，酶的应用受到他们的不稳定和不可重复的限制。

酶的固定化在一定的程度是一种克服这些限制的有效方法。

首先， 多点连接的支持可以限制在不友善的环境不良酶蛋白构象变化。

二，不溶性支持 可再生极容易溶解酶。

该固定化的结果，包括固定化酶的性能，极大依靠性能的支持，通常被称为 物质的类型，组成和结构等方面的属性。

到目前为止，不同的纳米材料已被用来 作为支持，如介孔二氧化硅，纳米管，纳米粒子和纳米纤维的制备。

因为其极高 的表面积与体积比，可提供高效率的固定化以及酶稳定大的比表面积。

然而，一 些纳米材料的缺点，是很难克服的。

例如，介孔硅胶酶分子通常在范围内表面扩 散，这限制了酶的扩散，降低了酶的活性。

纳米粒子和纳米管是众所周知的能降 低传质的限制，但他们的分散和回收都比较困难。

相反，静电纺丝有很大的潜力 来克服这些问题，并可能对酶固定化的支持。

简言之，其有作为优秀的支持纳米 纤维的资格，是因为：(一)对多种聚合物可静电，满足不同要求的支持，(二) 高孔隙度和静电支持互联赋予了质量低阻碍他们转让，以及(三)纳米纤维表面可 以进行修改，以改善酶的活性。

虽然每个纳米纤维提供了托管酶表面，通常是随 机排列的纤维形成一个集无纺布和重用网(或膜)。

从这个角度来看，作为纺膜也 被探讨的过滤器。

这种酶固定化纳米纤维膜具有生物催化和分离的功能，同时一 般是作为酶膜生物反应器。

在生物传感器和生物燃料电池的应用也允许其孔隙 率，因为这些纳米纤维膜。

回顾与总结的几个不同的纳米结构固定化酶的应用支持。

本文的重点是纳米 纤维静电支持，描述了纳米纤维表面(原始和修改)和酶固定化方法(表面附着和封 装)的作用。

这些酶的固定化纳米纤维膜的应用前景进行了讨论。

2.纳米纤维的固定化酶的封装对纳米纤维酶的封装可以通过直接合作的酶(有机或无机材料)等组成静电。

大多数蛋白质只能溶解于水介质。

因此，在很多情况下，聚合物为配合酵素都必 须溶于水，使他们能与酶的齐次解苯酚。

这会减少溶液纺丝制作的表面张力，这 是一种纳米纤维制备方法。

目前常用的聚合物包括聚乙烯醇，聚环氧乙烷(PEO) 和聚 N -乙烯基- 2 -吡咯烷酮(PVP)的。

这些聚合物在商业上有公平的价格，呈现 出的良好的亲和力的酶。

此外，PVA 和 PEO 的有不同的生物大分子结构与功能， 能与蛋白质形成次要键合，可解离氢键分子(蛋白质，壳聚糖，等)，使之更加容 易生物大分子静电。

静电方法提供了一种简单的途径固定到纤维酶，使酶量可大幅高(高达50％ 的纤维)。

有了这些特点，酶固定化纤维可直接应用于生物传感器酶电极的制作。

这些传感器出现了一些如检出限低，反应速度快的共同特点，尽管他们在性质上(葡萄糖氧化酶和脲酶分别在纤维内)有区别。

所谓制造的生物传感器可提供了另 一种，电极可轻易剥去再生利用的纳米纤维网。

尽管有上述的突出特点，但封装方法还有几个缺点： (1)这种酶的分子不仅嵌入到纤维，而且也驻留在表面，这通常会导致酶的测量 过程中的损失和储存。

(2)由于酶分子大多的纤维毛细孔内是密闭，基材的无障碍的酶被抑制。

(3)静电的材料仅限于少数几种酶。

即使从均相溶液静电纺丝，纳米纤维与珠仍 在形成。

当纳米纤维在水溶液中浸泡，导致水溶性纳米纤维膨胀和瓦解，在酶渗 漏，热稳定性和可重用性差造成的。

(4)代表性的生物催化纤维连接趋于减少固定化酶的活性，但它通常是为增加肢 体封装用酶的稳定性。

一方面，交联可降低孔隙率(其中纤维)，这限制了基板无 障碍酶的活性位点。

另一方面，交联本身的损害酶的活性位点。

3.展望 静电纺丝纳米纤维已被证明是优秀的固定化酶支持，因为他们可以提供大的 表面积与体积比，孔径适合蛋白质分子尺寸，功能化表面，互动或附件多个站点， 低传质限制。

然而，这个问题的研究仍然局限在少数，因为仍处于大规模应用的 问题。

首先，纳米纤维仍然难以批量制造，尽管多个喷丝板已经制定出来。

其次， 很少工具可以用来评估对固定化酶的纳米纤维表面效果的行为。

不过，基于其独 特的优势，人们仍然可以预期，由此产生的生物催化材料将启用新的和扩大在实 际应用中使用的酶，如生物传感器，生物修复，生物燃料电池和生物转化。

开题报告高分子材料与工程 纤维素共价固定功能化酞菁一、 选题的背景和意义酞菁是一类由 8 个 N 原子、8 个 C 原子组成的 16 中心 18π电子的芳香共轭 体系的大环共轭配合物。

它具有颜色鲜艳、生产成本较低、着色性优异、良好的 光、热及化学稳定性、优异的光、电性质，在可见光区有较好的吸收以及分子结 构的可调节性。

除了用作传统的染料和颜料外，酞菁类化合物很早就被用作太阳 能电池中的光敏化剂。

同时酞菁环内有 1 个空穴，可以容纳铁、铜、钴、铝、镍、 钙、钠、镁、锌等金属元素，并结合生成金属配合物。

通过改变不同的金属离子 可以获得不同能级的金属酞菁化合物，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。