基于功能化导电聚合物的漆酶电极的构建及其直接电化学研究

发布时间：2018-03-30 10:56

  本文选题：3-氨基苯硼酸　切入点：电化学聚合　出处：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：漆酶(EC 1.10.3.2)是含有多个活性中心(铜离子)的酶,在生物传感器的制备、燃料电池的研制等领域具有非常重要的应用价值。为获得高性能的漆酶电极,必须缩短漆酶活性位点与电极表面的间距,减小漆酶异相电子转移对漆酶取向的依赖。为实现上述目标必须发展新的固载方法。目前报道的有化学亲和策略,漆酶重组改造策略等。相比于漆酶的化学或分子生物学修饰,构建适宜于多活性中心漆酶异相电子转移的纳米结构载体是一条捷径。利用导电聚合物制备漆酶阴极的方法已有尝试,但存在漆酶上载量低等主要问题。而利用苯硼酸类功能导电聚合物可以将漆酶共价固载(表面的糖基可以作为固定化位点)到电极表面。基于三明治型的漆酶电极可以利用其笼效应来降低其异相电子转移对漆酶在电极表面取向的依赖,进一步提升漆酶异相电子转移效率,制备出高性能的漆酶电极。基于上述背景,本文尝试开展了如下两方面工作:1.在无质子酸添加的乙二醇中电化学合成聚3-氨基苯硼酸本文构建了一种由乙二醇和四正丁基氟化铵形成的非水体系,并首次将此作为支持电解液进行了 3-氨基苯硼酸(APBA)的电化学聚合。不同于传统的含质子酸的水溶液体系,本体系无需额外添加质子酸,并且三氟乙酸的存在不利于电聚合的进行。电聚合过程中所需的质子由APBA的硼酸基团与乙二醇的1,2-二羟基化合物反应所产生。因此乙二醇既是溶剂又是质子源。F-不仅是支持电解质的组成部分,而且参与了聚3-氨基苯硼酸(PAPBA)的电化学合成过程,但它并不是必不可少的。电解液中的阳离子尺寸越小,掺杂/去掺杂过程越容易进行,并且得到的聚合物薄膜的稳定性越好。电聚合产物的傅里叶红外光谱、紫外光谱和扫描电镜表明,得到了聚3-氨基苯硼酸是呈多孔网状的交联聚合物薄层,对玻碳电极有很好的吸附力。2.基于功能化导电聚合物的三明治型漆酶电极的构建与表征漆酶(Lac)是多氧化还原中心糖蛋白,漆酶的异相电子转移效率依赖于底物结合位点与电极表面的间距。据此,本文发展了一种基于功能化导电聚合物的三明治型漆酶电极。首先通过循环伏安法电合成出多孔网状聚3-氨基苯硼酸(PAPBA),以此聚合物薄层为漆酶固定化载体,利用其功能化基团——硼酸基与漆酶糖基间的特异性结合将漆酶共价结合到PAPBA修饰的玻碳(GC)电极表面上。不同于文献采用的物理吸附法,本方法固定的漆酶不易掉落,且通过控制聚合量可以大幅提高漆酶上载量。然后以NaPSS为掺杂剂,恒电位法合成聚3,4-乙撑二氧噻吩导电薄膜覆盖在Lac/PAPBA/GC电极上(此薄膜简称为PEDOT),由此得到了通过聚合物薄膜层层组装构建的三明治型漆酶电极(PEDOT/Lac/PAPBA/GC)。漆酶电极的生物活性表达会受不同电聚合参数的影响。漆酶电极的生物电催化性能研究表明,通过PEDOT的覆盖可以降低漆酶DET过程对取向的依赖,提高漆酶电极的生物电催化效率,减少了氧还原过程中过氧化氢的生成。此外,三明治结构的形成有利于漆酶生物活性和聚合物导电性的表达,由此大幅度提升了漆酶电极的生物电催化氧还原的性能。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 姚守拙;酶电极特性参数与酶电极的基本理论[J];湖南大学学报;1983年02期

2 孙长清;高茜;许宏鼎;周慧;;脲素酶电极的研制及应用[J];化学传感器;1989年01期

3 俞宝明;陈文飞;朱淑娟;隋德新;;采用脲酶电极的血清尿素氮测定系统[J];化学传感器;1992年01期

4 屠一锋,付志强,李明忠;丝素作为酶固定化材料在酶电极研究中的应用[J];苏州丝绸工学院学报;2000年03期

5 陈执中;;酶电极的试制及应用[J];化学传感器;1981年01期

6 张永清;检测发酵液中青霉素单位的酶电极[J];抗生素;1979年01期

7 吴国梧;;酶电极及其在发酵工业中的应用[J];医药工业;1979年09期

8 尹卓容;;专门测定L—赖氨酸的酶电极[J];发酵科技通讯;1984年03期

9 J.L.ROMETTE ,孙泽辉 ,汪庆松;测定L—赖氨酸的专用酶电极[J];氨基酸杂志;1985年02期

10 徐远航,周绍民;葡萄糖酶电极的稳态电流与葡萄糖浓度的关系[J];厦门大学学报(自然科学版);1986年05期

相关会议论文 前2条

1 曲艺;马士禹;王国军;张云艳;陈邦林;穆劲;江龙;;光照的AgNPs对GOD电极响应电流的抑制[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年

2 周越;王瑞元;李肃反;;便携式CK快速测试仪的研制[A];2007全国运动生理学论文报告会论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前2条

1 杨绍明;辣根过氧化物酶多层膜酶电极的构筑及其应用[D];浙江大学;2006年

2 陈超;酶比活导向的新型高效安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙林根;基于几种双功能硼酸衍生物的酶固定和安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2015年

2 李一苇;基于丝网印刷技术的苹果酸脱氢酶电极设计[D];济南大学;2015年

3 戴梦珍;基于聚多巴固定酶的生物传感研究[D];湖南师范大学;2016年

4 王非凡;基于功能化导电聚合物的漆酶电极的构建及其直接电化学研究[D];山东大学;2017年

5 杨yN;介体型酶电极的构筑及其传感应用[D];扬州大学;2011年

6 邓春艳;葡萄糖氧化酶电极的电化学石英晶体阻抗分析法研究[D];湖南师范大学;2006年

7 秦聪;基于酶固定新材料新方法的几种安培酶电极研究[D];湖南师范大学;2012年

8 于洋;基于有机—无机杂化材料的硝酸还原酶和辣根过氧化物酶电极的研究[D];天津大学;2007年

9 张青芳;聚氨酯复合材料及羟基磷灰石基葡萄糖氧化酶电极的研究[D];湖南师范大学;2009年

10 胡燕;基于新型基底的酶电极的构建与直接电化学研究[D];山东大学;2014年

，

本文编号：1685617