复合氨基酸螯合镧的制备及表征研究开题报告

1. 研究目的与意义

稀土是由化学元素周期表中镧系元素——镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(sc)和钇(y)共17种元素组成，称为稀土元素(rare earth)，简称稀土(re或r)^[1]。根据稀土元素性质在物理、化学、矿物等方面存在的异同点,将其分为8种轻稀土元素和9种重稀土元素^[2]。

我国稀土农用研究起步较晚, 但发展迅速。1972年, 我国开始稀土农用的开拓性研究，其先后被列入了国家“六五”、“七五”科技攻关计划^[3]。稀土元素作为植物的生长调节剂，合理使用将对农作物起到很大的促进作用，如：1、可以促进种子萌发和根系生长，庞亚琴等^[4]研究稀土元素铈对豌豆种子的影响，得出铈对豌豆种子萌发和根尖细胞有丝分裂的影响为低浓度促进、高浓度抑制,10mg/l的硝酸铈铵对种子生长促进作用最明显；2、增强植物光合作用，张小红^[5]在报道中指出无籽西瓜生长时期叶面喷施10 mg·l^-1nd³ 溶液能增强植株光合作用；3、促进作物对n、p、k的吸收；4、增强作物的抗逆能力以及改善作物品质。稀土属于低毒物质，合理施用稀土对人畜无害，对环境无污染^[6]。

农业上使用的稀土产品最初为可溶性的硝酸稀土，其是由轻稀土元素镧、铈、镨、钕中的两种或两种以上硝酸盐组成的无机混合物，为白色到浅粉色的晶体颗粒或粉末^[7]。之后逐步扩展为稀土多元复合肥^[8]、稀土生物有机肥^[9]、稀土药肥、稀土抗旱保水剂（旱地宝）^[10]和稀土种子包衣剂等许多品种。使用方法可以根据不同作物和地区，采用拌种、浸种、喷施、涂茎以及基施等不同方法^[11]。一般施用稀土的作用周期为1个月左右,喷施稀土的前7天作用不明显, 7-14天是促进生长期，14-21天是显效期, 21-28天是作用减效期^[12]。

2. 研究内容和预期目标

（1）通过酶解法，用碱性蛋白酶从大豆分离蛋白中得到廉价的复合氨基酸，作为稀土螯合剂。

（2）通过温度、酶量、水解时间等水解单因素，水解正交实验，螯合单因素以及螯合正交实验等，优化蛋白质酶解工艺和稀土螯合工艺，获得高螯合率产物。

（3）利用紫外、红外、氨基酸含量分仪、xrd、sem、eds、tem等进行表征研究，正确解析镧与复合氨基酸配体的配位方式以及氨基酸螯合镧的理化特征。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：通过酶解法获取廉价的复合氨基酸作为稀土螯合剂，通过优化蛋白质酶解工艺和稀土螯合工艺，获得高螯合率产物，并通过各种表征研究，正确解析镧与复合氨基酸配体的配位方式以及氨基酸螯合镧的理化特征。

实验步骤：（1）以蛋白水解度为指标，利用正交法筛选出制备螯合稀土的适宜用酶及酶解最佳条件。

（2）以螯合率为指标，利用正交法筛选获得螯合的最优温度、时间、摩尔比和ph值。

4. 参考文献

[1] 杜召梅.稀土元素的环境效应及其污染土壤的修复措施[j].山东化工,2017,46(14):197-199.

[2]王小玲,刘腾云,高柱,胡淼,余发新.稀土元素对作物生长及作物品质影响的研究进展[j].核农学报,2016,30(06):1240-1247.

[3]杨军,刘向生,王甲辰,龙志奇,郑伟.我国稀土农用现状、发展趋势及对策[a].全国稀土信息网(china rare earth information center).第十二届中国稀土企业家联谊会会议论文集[c].全国稀土信息网(china rare earth information center):中国稀土学会,2008:3.

5. 计划与进度安排

1、2022-03-05～2022-03-15 接受任务，按照指导教师要求查阅资料，撰写开题报告。

2、2022-03-16～2022-03-28 利用正交法筛选出制备螯合稀土的适宜用酶及酶解最佳条件。

3、2022-03-29～2022-04-06 利用正交法筛选获得螯合的最优温度、时间、摩尔比和ph值。