柠檬酸钠协同Zn-BTC修饰ZIF-8固定化酶在酸性介质中实现α-蒎烯绿色高效环氧化

本研究创新性地构建了核壳结构CALB@ZIF-8@Zn-BTC固定化酶催化剂，通过柠檬酸钠（Trisodium citrate）协同增强酸清除能力与Zn-BTC壳层酸缓冲功能，解决了α-蒎烯（α-pinene）化学酶法环氧化中脂肪酶（CALB）失活、载体酸性分解等难题，实现96.6%环氧化选择性和7次循环60%活性保持，为MOF基酸性环境催化剂设计提供新范式。

　　

Highlight

本研究以ZIF-8为载体，通过原位封装技术将南极假丝酵母脂肪酶B（Candida antarctica lipase B, CALB）固定于其孔道内。引入柠檬酸钠加速ZIF-8聚集共沉淀，同时1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）与ZIF-8表面锌离子配位形成具有酶保护和酸缓冲功能的核壳复合材料。

Epoxidation of α-Pinene with different catalysts

对比实验显示：未修饰的ZIF-8载体因残留Zn²⁺呈现微弱催化活性；CALB@ZIF-8@Zn-BTC在3.35 mol/L乙酸乙酯、0.5 mol/L H₂O₂和0.1 g柠檬酸钠优化条件下，α-蒎烯转化率达83.1%，其催化效率、选择性和循环稳定性均优于商业催化剂Novozym435。

Conclusions

该工作通过柠檬酸钠与Zn-BTC的协同修饰，赋予催化剂"双功能盔甲"——既抵御酸性环境侵蚀，又有效抑制产物开环副反应。场发射扫描电镜（FESEM）和氮气吸附分析证实，该复合材料独特的核壳结构及均匀分布的柠檬酸钠显著提升了传质效率和稳定性。