基于小漆酶的生物氧还原阴极研究

发布时间：2021-04-06 03:31

　　随着时代的发展和社会的进步,环境污染问题日益受到各界的关注,清洁能源也成为当前研究的热点。在针对清洁能源利用的研究中,生物燃料电池因其高效率、低污染的优点而受到广泛的关注。而在生物燃料电池的研究中,生物阴极上氧还原的催化效率是制约生物燃料电池发展的重要因素之一。因此,构建生物阴极界面就显得尤为重要。在环境污染的治理方面,生物传感器因其高灵敏度和低成本的特点收到了广泛的关注;从生物电化学传感器的发展历史看,每一代的传感器研究都离不开稳定的电极表面的构建。因此,构建高效、稳定的生物阴极界面,不仅能够为生物燃料电池的发展提供参考,也可以为生物电化学传感器的研究助力。基于此,我们从小漆酶入手,通过比较间接电子转移和直接电子转移的优劣势,结合小漆酶自身的特点,选取生物兼容性和导电性俱佳的碳纳米材料作为电极材料,确定了构建直接电子转移界面的实验方案。我们对重组型小漆酶的表达和纯化条件进行了探索和优化,实现了活性小漆酶（2.1476U/mg）的大量制备。相关蛋白结构表征结果显示,该重组型小漆酶保持了以铜离子为活性催化位点的负电型二聚体完整结构,其粒径大小大约为6⁷nm。我们对多... 

【文章来源】：钢铁研究总院北京市

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 酶生物燃料电池的简介
        1.1.1 酶生物燃料电池的结构及其工作原理
        1.1.2 酶生物燃料电池的特点
        1.1.3 酶生物燃料电池上阳极与阴极催化剂的研究
    1.2 电化学生物传感器的概述
        1.2.1 生物传感器的定义及其工作原理
        1.2.2 生物传感器的分类及特点
        1.2.3 电化学生物传感器的原理以及分类
    1.3 酶基生物传感器
        1.3.1 第一代传感器
        1.3.2 第二代传感器
        1.3.3 第三代传感器
    1.4 纳米材料在生物电化学传感器中的应用
        1.4.1 纳米金在生物电化学传感器中的应用
        1.4.2 碳纳米材料在生物电化学传感器中的应用
        1.4.3 生物组分在电化学传感器上的固定化方式
    1.5 用于生物阴极的小漆酶简介
        1.5.1 漆酶简介
        1.5.2 小漆酶的简介以及修饰电极的可能性
    1.6 选题意义及主要研究内容
    本章小结
第二章 实验仪器和方法
    2.1 实验仪器和样品
        2.1.1 电化学工作站
        2.1.2 电化学电解池
        2.1.3 电极
        2.1.4 生物材料
        2.1.5 碳纳米材料
    2.2 实验方法
        2.2.1 聚丙烯酰氨凝胶电泳法
        2.2.2 紫外-可见光谱法
        2.2.3 循环伏安法
        2.2.4 傅里叶变换衰减全反射红外光谱法
        2.2.5 异相电子传递速率计算方法-Laviron方程
    本章小结
第三章 小漆酶表达以及表达条件的优化
    3.1 感受态细菌的热激和活化
    3.2 固体培养基的制作和菌落的接种
    3.3 液体培养基的配置及细菌培养和酶的表达
    3.4 酶的提纯及表达条件的优化
    3.5 提纯后的小漆酶的理化性质分析
    本章小结
第四章 小漆酶修饰电极界面构建尝试
    4.1 用于生物阴极修饰的修饰方法选择
    4.2 用于直接电子转移的修饰材料选择
    4.3 小漆酶修饰电极的条件优化
    4.4 不同材料与小漆酶修饰阴极的氧还原催化效果对比
    本章小结
第五章 不同材料与小漆酶修饰电极的性能差异原因探究
    5.1 不同材料修饰后反应中电子传递速率的比较
    5.2 电极表面修饰层结构的表征
    5.3 小漆酶在不同结构碳材料上的取向模型推断
    本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本论文工作总结
    6.2 本论文的主要创新点
    6.3 后续相关研究与展望
参考文献
名词索引
    文中常用名词缩写
硕士期间发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3120670