MWCNTs納米復(fù)合材料模擬酶催化的生物燃料電池及生物傳感器研究.pdf

1、單位代碼：10749學(xué)號(hào)：12014130498寧夏大學(xué)MWCNTs納料碩士學(xué)位論文米復(fù)合材料模擬酶催化的生物燃電池及生物傳感器研究StudyonBiofuelCellandBiosensorApplyingMWCNTsNanocompositesMimicEnzymesaSCatalysts指導(dǎo)教合作指導(dǎo)教師：置隆勇副教援論文完成，日期：星Q!Z笙晝旦名方學(xué)業(yè)究在專研所摘要當(dāng)今，面對(duì)全球環(huán)境惡化和能源危機(jī)的挑戰(zhàn)，人們?cè)诓粩嗵綄だ每稍?/p>

2、生能源、生物質(zhì)能源以及可變廢為寶的清潔能源技術(shù)。生物燃料電池(BFC)被認(rèn)為是具有發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮娔苎b置，傳統(tǒng)的BFC是利用酶或微生物作為催化劑在環(huán)境友好的條件下將生物質(zhì)燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。雖然天然酶具有高度專一性和催化效率高等特點(diǎn)，但是酶電極容易受環(huán)境條件的影響，因而限制了BFC的發(fā)展。為了克服酶電極的固有缺點(diǎn)，基于無(wú)機(jī)納米材料為催化劑的模擬酶生物燃料電池得到發(fā)展。與天然酶相比，無(wú)機(jī)納米材料模擬酶具有更為突出的優(yōu)點(diǎn)，如制備成本

3、低，易存儲(chǔ)，以及組成結(jié)構(gòu)可控等特點(diǎn)。因此開(kāi)發(fā)低成本，生物相容性好，具有高催化活性的模擬酶納米材料備受青睞。目前，已報(bào)道的模擬酶有：葡萄糖模擬酶、過(guò)氧化物模擬酶、氧化物模擬酶、以及超氧化物歧化模擬酶等。因此可以利用過(guò)氧化物模擬酶材料構(gòu)建生物傳感器，來(lái)檢測(cè)樣品中的H202，多壁碳納米管(MWCNTs)具有大的比表面積、空腔結(jié)構(gòu)以及特殊的電學(xué)性質(zhì)，被看做是理想的負(fù)載相，用于負(fù)載或填載其它結(jié)構(gòu)的材料，得到具有特殊性質(zhì)的復(fù)合納米材料?；诖?，論文

4、采用油胺還原法、水熱法、水沉淀法分別合成了Aunanowires、CuS／MWCNTs納米復(fù)合物、Ce02／MWCNTs納米復(fù)合物，構(gòu)建了模擬酶BEC和模擬酶生物傳感器。具體的研究?jī)?nèi)容如下：通過(guò)油胺(Oleylamine)還原法制各了一維金納米線(Aunanowires)，并將其與酸化的MWCNTs通過(guò)靜電吸附作用將其層層組裝到玻碳電極(GCE)上，得到一種可催化氧化葡萄糖的新型非酶生物燃料電池陽(yáng)極(AunanowiresMWCNTs／

5、GCE)。結(jié)果表明：AunanowiresMWCNTs／GCE對(duì)葡萄糖的電催化性能比單純Aunanowires或MWCNTs修飾電極優(yōu)良?；诖?，以AunanowiresMWCNTs／GCE電極為陽(yáng)極，以電沉積Pt膜電極(PffGCE)為陰極，構(gòu)建非酶葡萄糖／o：生物燃料電池，測(cè)試結(jié)果表明所構(gòu)建的生物燃料電池的開(kāi)路電位(OCP)為057v，在044v下呈現(xiàn)的最大功率密度(P。。)為028mWClrl～。以CuCl2為Cu源，L半胱氨酸作

6、為S源和還原劑，混酸處理的MWCNTs為原料，采用水熱法一步合成了串珠狀的具有葡萄糖模擬酶活性的CuS／MWCNTs納米復(fù)合物。將CuS／MWCNTs納米復(fù)合物修飾到GCE上，作為一種可催化氧化葡萄糖的新型非酶生物燃料電池陽(yáng)極(CuS／MWCNTs／GCE)。結(jié)果表明：CuS／MWCNTS／GCE表現(xiàn)出比單純CuS或MWCNTs修飾電極對(duì)葡萄糖擁有更優(yōu)良的電催化性能。基于此，以CuS瓜州CNTs／GCE為陽(yáng)極，以Pt／GCE為陰極，構(gòu)建

7、非酶葡萄糖／02生物燃料電池，測(cè)試結(jié)果表明所構(gòu)建的生物燃料電池的OCP為087V，在O77V下呈現(xiàn)的P。。；為O22mWcm～。利用水沉淀法合成了Ce02／MWCNTs納米復(fù)合物，利用氧化鈰納米粒子(Ce02NPs)具有的過(guò)氧化氫模擬酶性質(zhì)，以Ce02／MWCNTs納米復(fù)合物為模擬酶催化劑，構(gòu)建非酶電化學(xué)生物傳感器。結(jié)果表明，由于MWCNTs具有的特有性質(zhì)使Ce02NPs包覆在MWCNTs表面，二者問(wèn)的協(xié)同作用使該傳感器對(duì)H20：具有良