多壁碳纳米管电极的制作、表征及其对生物分子的电催化

论文摘要

本论文较系统、深入地研究了多壁碳纳米管修饰电极的制作方法和电化学特性，阐明了肌红蛋白Mb、铁氧化还原蛋白、酒精脱氢酶等生物大分子在MWNT修饰电极上的直接电化学性能，探讨了它们在生物电分析中的应用，主要内容如下： 1．研究了Mb在MWNT表面的固定及直接电子转移。实验表明，Mb在MWNT／GC电极表面能进行有效、稳定的直接电子转移，其循环伏安曲线上均表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰，其式量电位E°′几乎不随扫速（至少在20～100mV／s的扫速范围内）而变化，为（-0.343±0.001）V（Vs．SCE，pH 6.9）；Mb在MWNT／GC电极表面直接电子转移的表观速率常数ks为3.11±0.98s-1。进一步的实验结果表明固定在MWNT／GC电极上的Mb能保持其对H2O2、O2还原的生物电催化活性。 2．将来源于Spinacia Oleracea的铁氧化还原蛋白（SoFd）通过吸附的方法固定在多壁碳纳米管（MWNT）表面。紫外可见及红外光谱表明，SoFd固定在MWNT表面后没有变性。循环伏安结果表明，SoFd在MWNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应，伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰；式量电位E0’不随扫速（在20mV～160mV／s的扫速范围内，其平均值为-570.4±1.5mV（vs．SCE，pH 7.0））和溶液pH值的变化而变化；SoFd直接电子转移的表观速率常数ks为0.73±0.04s-1。 3．研究了MWNT上基于脱氢酶的生物电化学传感器的制作及性能。NADH在MWNT修饰电极上电催化氧化的峰电位约为0V，与在裸玻碳电极上相比，其过电位降低多于600mV。实验结果表明，MWNT修饰电极能很好地响应乙醇脱氢酶催化乙醇氧化时NADH浓度地变化；考察了溶液pH和温度对乙醇脱氢酶催化乙醇氧化的影响，结果表明，在pH 8和温度为308K时，乙醇脱氢酶的催化活性最好。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 碳纳米管的结构及特性
• 1.1.1 碳纳米管的基本结构单元
• 1.1.2 单壁碳纳米管与多壁碳纳米管
• 1.1.3 碳纳米管的自组织特性
• 1.1.4 碳纳米管的表面
• 1.2 碳纳米管的制备
• 1.3 碳纳米管的纯化
• 1.4 碳纳米管的化学修饰
• 1.5 碳纳米管的应用
• 1.5.1 制造纳米材料的模板
• 1.5.2 储氢、储能材料
• 1.5.3 电子发射传输材料
• 1.5.4 新一代工程机械材料
• 1.5.5 气体传感器
• 1.5.6 探针类电子显微镜的探针
• 1.5.7 修饰电极
• 1.6 本论文的指导思想
• 1.7 参考文献
• 第二章 多壁纳米碳管电极上肌红蛋白的直接电子转移和电催化
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 Mb在MWNT／GC电极上的固定
• 2.2.3 电化学实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 Mb在MWNT／GC电极上的直接电化学
• 2.3.2 溶液pH的影响
• 2.3.3 Mb电极对过氧化氢的电催化还原
• 2.4 结论
• 2.5 参考文献
• 第三章 多壁碳纳米管促进铁氧化还原蛋白的直接电子转移
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和仪器
• 3.2.2 SoFd的固定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 SoFd的光谱表征
• 3.3.2 SoFd的直接电子转移
• 3.3.3 pH的影响
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四章 多壁碳纳米管上基于脱氢酶传感器的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 MWNT／GC电极的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 NADH在MWNT／GC电极上的电化学氧化
• 4.3.2 酒精脱氢酶的电催化
• 4.3.3 酒精脱氢酶的其它电化学行为
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 附录
• 致谢