以自然界中普遍存在的金属有机配位作用为基础,耦合多酚类物质的多功能性,设计制备了多种固定化酶载体,使固定化酶保持高活性的同时具有良好的稳定性,系统考察了金属有机配位在载体形成过程中的作用以及对载体结构和性能的影响。主要研究内容如下:第一部分,基于儿茶酚与钛离子和海藻酸与钙离子两种配位作用制备了双交联凝胶球。合成的儿茶酚改性海藻酸能同时螯合Ti4+和Ca2+离子。钛离子配位提高了链间作用力,抑制了凝胶溶胀并提高了凝胶的机械强度,使固定化酶具有较好的循环和储存稳定性。第二部分,基于儿茶酚与钛离子配位作用层层组装得到杂化微囊。儿茶酚接枝率越高或组装层数越多,形成的配合物就越多,微囊囊壁越厚,同时微囊的机械性能越高,热稳定性越好。酶可包埋于囊腔内,也可共价于囊壁表面。与游离酶相比,固定化酶具有较高pH和温度稳定性。第三部分,基于海藻酸与钙离子配位作用,耦合模板介导下的界面反应,制备超薄含酶微囊,酶既是微囊的形成组分也是活性组分。利用与钙离子配位,将改性海藻酸组装于碳酸钙模板表面。考察去除模板过程中,微囊内压力变化。考察不同酶掺杂量对微囊结构和性能的影响。含酶微囊具有较高的生物活性,良好的抗pH和抗温度变化稳定性及长时间储存稳定性。第四部分,基于儿茶酚与锌离子配位作用耦合双硬模板法,制备具有粗糙表面的超薄氧化钛微囊。ZIF-8和碳酸钙为硬模板分别调控囊壁和囊腔的结构。儿茶酚与Zn2+配位作用确保了ZIF-8颗粒的组装。微囊粗糙的表面利于底物吸附,确保了固定化酶对底物的亲和性。氧化钛微囊具有较高的机械稳定性和抗菌特性,使固定化酶具有良好的循环和储存稳定性。第五部分,基于儿茶酚改性明胶构建含三种脱氢酶的微囊型多酶系统用于催化CO2转化。三种酶分别包埋于囊腔,共价接枝于改性明胶层及包埋于氧化硅层。此多酶系统实现了:①根据酶活调控负载量,实现酶的充分利用;②各酶间隔距离在纳米尺度,避免中间产物被主体溶液稀释,使反应平衡向产物方移动;③微囊适宜的孔径避免酶泄漏的同时促进底物/产物的扩散。因此,多酶系统具有较高的甲醇产率和选择性。微囊较高的机械性能赋予多酶系统良好的稳定性。