氧化還原蛋白質(zhì)在納米材料修飾電極上的直接電化學(xué)與電催化研究.pdf

1、一般來(lái)說(shuō)氧化還原蛋白質(zhì)與電極之間的電子傳遞速度較慢。原因在于:多數(shù)蛋白質(zhì)的分子量較大，其電活性基團(tuán)或氧化還原中心深埋在多肽鏈內(nèi)部，距電極表面較遠(yuǎn);蛋白質(zhì)在電極表面的取向不利，使電活性中心很難與電極直接交換電子;溶液中的大分子物質(zhì)在電極表面的吸附和蛋白質(zhì)本身的吸附變性也會(huì)阻礙蛋白質(zhì)與電極間的直接電子轉(zhuǎn)移。納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和催化特性及良好的生物相容性，因此納米材料作為電極修飾材料，具有很高的活性和選擇性。當(dāng)利用納米材料對(duì)電極進(jìn)行

2、修飾時(shí)，除了將材料本身的物化特性引入電極界面外，還使電極擁有大的比表面積，優(yōu)良的吸附性能等，進(jìn)而增大電流響應(yīng)，降低檢測(cè)限。本論文將多種納米材料作為修飾劑，制備了4種不同類型的蛋白質(zhì)修飾電極，研究了蛋白質(zhì)的直接電化學(xué)與電催化行為。
　　1.以正己基吡啶六氟磷酸鹽(HPPF6)為修飾劑制備碳離子液體電極(CILE)。以其為基底電極，分別以殼聚糖(CTS)，鈷酸鋰(LiCoO2)為修飾材料，采用層層涂布法制備了CTS/LiCoO2-Hb

3、/CILE修飾電極。紫外可見(jiàn)吸收光譜和傅立葉變換紅外光譜表明Hb在復(fù)合材料中能保持其本身的結(jié)構(gòu)。循環(huán)伏安結(jié)果表明在pH3.0的磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中出現(xiàn)一對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化還原峰，式電位(E0')分別為-0.297V(vs.SCE)。CTS/LiCoO2-Hb/CILE電極對(duì)三氯乙酸(TCA)有較好的電催化行為，催化還原電流與TCA濃度在2.0-15.0mmol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，檢測(cè)限為0.04mmol/L(3σ)。
　　2.

4、基于納米鉬酸銅構(gòu)建了血紅蛋白的電化學(xué)傳感器，開(kāi)展了血紅蛋白在修飾電極上的直接電化學(xué)行為研究。紫外與紅外光譜表明Hb在不同的修飾膜內(nèi)基本保持了其電化學(xué)活性。循環(huán)伏安掃描出現(xiàn)一對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化還原峰，研究了Hb的直接電化學(xué)行為，求解了相關(guān)電化學(xué)參數(shù)，并研究了該修飾電極的電催化行為。
　　3.以基于HPPF6的CILE為基底電極，采用恒電位沉積法將石墨烯(GR)和納米金層層固定于電極表面，用Nafion將肌紅蛋白(Mb)固定在修飾電極表面

5、制備了Nafion/Mb/Au/GR/CILE。采用循環(huán)伏安法對(duì)修飾電極進(jìn)行了表征，結(jié)果表明Mb在修飾電極表面實(shí)現(xiàn)了直接電化學(xué)，循環(huán)伏安掃描有一對(duì)良好且準(zhǔn)可逆的氧化還原峰，式電位(E0')為-0.197V(vs.SCE)。該電極對(duì)TCA表現(xiàn)出較好的電催化行為，催化還原電流與TCA濃度在0.4-20.0mmol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為0.13mmol/L(3σ)，表觀米氏常數(shù)（KMapp)為15.47mmol/L。