介孔碳掺杂氮材料-壳聚糖固定漆酶电极的直接电化学行为及化学传感性能

以壳聚糖和介孔碳氮材料共混所得复合物为固定漆酶的载体,将固酶复合物滴涂在裸玻碳电极表面并干燥后,得到固定漆酶基阴极.考察了此电极在不含底物的电解质溶液中的直接电化学行为,同时还研究了其对氧气还原反应的催化性能和电极的长期使用性、重现性和力学稳定性.在此基础上还考察了此电极作为氧气电化学传感器的性能.研究结果表明,介孔碳氮材料-壳聚糖固定漆酶修饰电极能在无任何电子中介体条件下,实现漆酶活性中心T1与电极之间的直接电子转移,而且能在较高的电位下实现氧气的电还原.此电极催化氧还原的起始电位约为860 mV,氧还原的半波电流密度约为78×10-6 A/cm2.这种漆酶基电极的重现性良好且具有优异的长期稳定性,但力学稳定性较差.此电极对氧的传感性能良好:检测限低达0.4 μmol/L,灵敏度高达(67.9×10-6A·L/mmol),具有良好的对氧亲和力(KM =764.0 μmol/L).     

L-半胱氨酸/漆酶修饰的纳米金阴极对氧还原的电催化

以四氯金酸和L-半胱氨酸为原料,合成了L-半胱氨酸功能化纳米金粒子,将此纳米粒子修饰在金盘电极表面并共价偶联漆酶分子。 以循环伏安法研究了此固定漆酶电极在无氧磷酸盐缓冲液中电化学行为和催化氧还原能力,并进一步评估了其作为氧传感器使用的性能：以计时电流法测定其对氧气的检测限,与氧气的亲和力（以米氏常数表征）,研究了传感器的长期使用性、热稳定性和pH-催化电流关系。 结果表明,此固定漆酶电极可以实现漆酶活性中心T2与导电纳米粒子间的直接电子迁移而无需任何外加电子中介体（氧化还原峰的式电位为192.5 mV vs AgCl/Ag）,并在接近漆酶活性中心T3氧化还原式电位（780 mV vs NHE）附近发生氧还原;测得的固酶电极与氧气的亲和力较高（米氏常数为216.4 μmol/L）且检测限低达0.22 μmol/L,在4 ℃下保存60 d后活力仍然保持初始活力的大约78%。 但这种电极的热稳定性较差,受pH值影响较明显,在pH值近于生理条件时几乎完全丧失活力。     

高分子聚合物-多壁碳纳米管复合物固定漆酶及其在玻碳电极上的直接电子迁移

采用不同结构的高分子聚合物与纯化的多壁碳纳米管(MWCNTs)共混的方法,制备得到聚合物非共价功能化多壁碳管复合物,测定了这些载体对漆酶(lac)的担载量、固定漆酶的比活力及稳定性.以固定漆酶的复合物修饰玻碳(GC)电极后,采用循环伏安法研究这些电极在无氧磷酸盐缓冲液(PBS)中的直接电化学行为及催化氧还原活力,粗略地测定了固定漆酶与电极间电子转移的速率常数.实验结果表明,当聚合物中含亲漆酶基团或能与漆酶活性中心发生相互作用的官能团时利于直接电子转移,而且复合物固定漆酶保持了游离漆酶的天然构象.这些电极中,lac/NIPAM-co-BPCP-M WCNTs/GC(NIPAM-co-BPCP:N-烯丙基-1-苯甲酰基-3-苯基-4,5-2H-4-甲酰胺基吡唑-co-N-异丙基丙烯酰胺)在无氧PBS中发生直接电子转移的式电位(605mV)更接近漆酶活性中心的式电位(580mV),具有较快的异相电子转移速率(0.726s-1),较高的漆酶担载量(103.5mg/g)和固定漆酶比活力(1.68U/mg),较高的催化氧还原能力(氧还原起始电位820mV,在650mV时的催化峰电流为85.5μA)以及良好的重复使用性和长期使用性.     

多铜氧化酶/中介体催化氧还原反应动力学分析

采用分光光度法、Clark型氧电极以及循环伏安法结合旋转圆盘电极技术,分别测定了游离多铜氧化酶在扩散型电子中介体存在时,催化氧还原循环中每一个组成步骤的速率并进行了比较,试图确定这个催化反应的决速步骤。 实验结果表明,漆酶分子内部的电子迁移速率(103/s)最高,酶催化氧气化学还原的速率次之(91/s),酶催化中介体氧化产物在电极上电化学还原的速率再次之(0.19/s或7.8×10-3 cm/s),底物O2气以及氧化态/还原态电子中介体2,2′-连氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的传质系数分别为1.7×10-3、4.4×10-4 和6.3×10-4 cm/s,相应地酶催化中介体氧化的化学反应速率为0.047/s,酶催化中介体氧化的化学反应步骤以及中介体的传质步骤是影响催化反应速率的关键。 在此基础上,通过系统改变体系中酶的种类、活力以及浓度、中介体种类及浓度、溶液温度及pH值等参数,研究了酶电催化氧还原活力与这些参数之间的依赖关系,进一步确证了前述的结论。     

血红蛋白在裸银电极上的直接电化学及其分析应用

报道了血红蛋白(Hb)在裸银电极上的电化学氧化还原行为。在+0.4～-0.2V(vs.SCE)电位范围内于pH=4.5的0.1mol/LNaAc-HAc底液中,血红蛋白产生一对灵敏的氧化还原峰。峰电位之差△E为0.25V(扫描速度20mV/s).动力学研究表明:电极反应的电子转移数n为0.94,表现电子传递速率常数Ks为0.032.连续电位扫描30min,峰电流变化分别为0.2μA(还原峰)和0.15μA(氧化峰).两峰与血红蛋白浓度在2×10^-7～2×10^-6mol/L和2×10^-6～1.5×10^-5mol/L范围内均呈良好线性关系,已应用于血红蛋白的分析测定。     

基于单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的电化学生物传感器

结合DNA酶优异的氧化还原催化特性和碳纳米管的电化学特性, 制备了单壁碳纳米管-DNA酶复合材料, 并通过壳聚糖将其固定到玻碳电极表面构建了电化学生物传感界面. 研究了单壁碳纳米管-DNA酶复合结构的氧化还原反应催化特性, 并以此为传感平台构建了葡萄糖氧化酶电化学生物传感器. 结果表明, 单壁碳纳米管-DNA酶复合材料修饰的电极对过氧化氢的响应具有较宽的线性范围(5×10^-6~1×10^-2 mol/L)和良好的检测灵敏度(检出限为1×10^-6 mol/L). 采用制备的葡萄糖氧化酶传感器实现了对葡萄糖的快速灵敏检测.     

聚邻氨基苯甲酸-铜复合薄膜修饰电极的制备及其电化学性能

利用聚合物官能团对金属离子的配位作用,在电极表面原位制备了金属粒子。 首先在玻碳电极（GCE）表面电沉积聚邻氨基苯甲酸(PoABA),再化学吸附铜离子(Cu2+),用水合肼还原得到单质铜(Cu0)。 采用扫描电子显微镜和能谱分析表征了聚邻氨基苯甲酸 铜(PoABA-Cu0)复合薄膜的表面形貌和元素构成,研究了PoABA-Cu0修饰电极的电化学性能,并以其检测了过氧化氢（H2O2）。 结果表明,电极表面被修饰上了一层PoABA-Cu0复合薄膜;制备的修饰电极对H2O2具有良好的电催化性能,在邻氨基苯甲酸的聚合圈数为10、Cu2+的吸附时间为10 min、工作电压为-0.3 V时,该修饰电极对H2O2表现出了最佳的检测性能,其线性浓度范围为5.0×10-5～1.0×10-2 mol/L,灵敏度为96.3 μA·L/(mmol·cm),检测限为5.0×10-5 mol/L,且具有较好的稳定性。     

CoPy/C催化氧还原的碱效应及活性位研究

以碳黑(Vulcan XC-72R)为载体, 硫酸钴(CoSO₄ · 7H₂O)和吡啶(Py)作为催化剂前躯体, 经溶剂分散及800℃热处理可制备出高效催化氧还原反应(ORR)的碳载钴吡啶复合催化剂(15%Co25%Py/C, 质量分数). 采用红外光谱(IR)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构进行表征. 运用旋转圆盘电极(RDE)技术研究了不同浓度的KOH溶液(0.05~12.0 mol/L)对CoPy/C催化氧还原活性的影响. 结果表明, 不同浓度的KOH溶液对CoPy/C催化剂催化氧还原反应(ORR)的性能影响很大, 在0.05和0.1 mol/L KOH溶液中催化剂活性最高. 以其制备的气体扩散电极在0.05 mol/L KOH溶液(O₂气氛)中的半波电位为-0.138 V, 起峰电位为0.10 V, 同时表现出明显的极限扩散电流. 在-0.381 V时电流密度达到最大值(4.39 mA/cm²). 随着KOH溶液浓度的增加(pH值下降), 起始电压沿负方向移动, 同时动力学、 混合动力学和扩散区的电流密度均下降. RDE研究结果表明, 在0.05和0.1 mol/L KOH溶液中, O₂在CoPy/C电极上的还原主要经4e^-过程还原成H₂O. XPS研究结果表明, 吡啶作为小分子富氮源对提高催化剂的活性具有重要作用, 所制备催化剂经800℃高温热处理形成了石墨N, 吡啶N以及部分氧化态的氮结构, 其中石墨N和吡啶N作为催化剂的活性中心, 提供氧还原活性位, 从而使该类催化剂对氧还原表现出很好的电催化性能和选择性.     

基于SiO2纳米粒子固定辣根过氧化物酶的生物传感器

制备了尺寸均一的SiO2纳米粒子(60nm),并将其用于固定辣根过氧化物酶.以儿茶酚为电子媒介体制得的H2O2传感器的检测范围为1.7×10-7～1.9×10-5mol/L,检出限为8.3×10-8mol/L.达到95%稳态电流所用时间少于10s.该传感器的米氏常数为7.8μmol/L,表明所固定的酶具有较高的生物活性.     

壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮-多壁碳纳米管复合物固定漆酶基化学传感器的性能

通过壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮(CTS-g-N-CSIDZ)非共价功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)的方式制备固定漆酶载体,该复合物载体主要通过物理吸附和漆酶活性中心与载体上配体之间的配位作用来固定漆酶,较大程度地保持了游离漆酶活性位原始构象.将固定了漆酶的复合物附着在裸玻碳电极上便构筑了复合物固定漆酶修饰玻碳电极.在以分光光度法测定了这种复合物载体对漆酶的担载量、固定漆酶比活力、稳定性、重复使用性及其催化2,6-二甲氧基苯酚(DMP)氧化动力学参数的基础上,还对基于此种复合物固定漆酶修饰玻碳电极作为化学传感器(以DMP作为底物)的性能进行了研究.结果表明,该复合物具有较高的固酶担载量(81.7 mg/g)和固定漆酶比活力(1.33 U/mg);而作为电化学传感器的复合物固定漆酶修饰玻碳电极对底物DMP具有较高的亲和力(对DMP的米氏常数KM是0.0918 mmol/L),较高的灵敏度( 3680 mA· L/mol),较低的检测限(3.3×10-4 mmol/L),较高的响应选择性,良好的重现性、重复使用性和长期稳定性.这种漆酶基电极有望用作电流型特定结构的酚类传感器.     

Direct Electrochemistry and Electrocatalysis of Hemoglobin at PAMAM Dendrimer-MWNTs-Au Nanoparticles Composite Film Modified Glassy Carbon Electrode

The direct electron transfer of hemoglobin at the PAMAM-MWNTs-AuNPs composite film modified glassy carbon electrode was studied. In a phosphate buffer solution(PBS, pH=7.0), the formal potential(E 0' ) of Hb was –0.105 V versus SCE, the electron transfer rate constant was 4.66 s –1 . E 0′ of Hb at the modified electrode was linearly varied in a pH range of 5.0—8.0 with a slope of –49.2 mV/pH. The Hb/PAMAM-MWNTs-AuNPs/GCE gave an ex-cellent electrocatalytic response to the reduction of hydrogen peroxide. The catalytic current increased linearly with H 2 O 2 concentration in a range of 1.0×10 ?6 to 2.2×10 ?3 mol/L. The detection limit was 2.0×10 ?7 mol/L at a signal to noise ratio of 3. The Michaelis-Menten constant(K ma pp ) was 2.95 mmol/L.     

"三明治夹心"型Ni-P@Ni-B/Ni电极的制备及高效全pH下的催化制氢性能

通过化学镀法制备了具有“三明治夹心”结构的Ni-P@Ni-B/Ni催化电极. 该催化材料为直径1 μm左右的微球. 电化学性能测试结果表明, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 其在0.5 mol/L PBS缓冲液(pH=7)中的过电位仅为287 mV, 在此电位下连续工作24 h后, 电流密度仅衰减了7.6%. 同时Ni-P@Ni-B/Ni在酸性(0.5 mol/L H₂SO₄)和碱性(1 mol/L KOH)条件下也具有优异的析氢反应催化活性, 达到相同电流密度时过电位分别为199和79 mV. 该工作为全pH环境下高效电解水制氢提供了新思路.     

聚茜素红膜修饰电极控制电位扫描法分别测定多巴胺和抗坏血酸

研究了聚茜素红膜修饰电极(PARE)的制备及其对多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)的电催化性能,结果表明,在PARE上DA和AA具有不同的循环伏安行为,前者表现为一个准可逆过程,后者则为不可逆过程,并且二者的氧化峰电位分开近200mV.因此可通过控制不同的电位范围进行分步扫描,实现了对同一体系中DA和AA的分别测定,DA的还原峰电流和AA的氧化峰电流分别在8.0×10^-6～4.0×10^-3mol/L和4.0×10^-5～2.0×10^-2mol/L范围内与各自的浓度呈线性关系;检测限分别为8.0×10^-7mol/L和1.0×10^-5mol/L.同时与导数伏安法一步测定进行比较,结果令人满意.     

多壁碳纳米管负载铁氰化铜-铁修饰电极的制备及对亚硝酸根的测定

采用循环伏安法制备了多壁碳纳米管负载铁氰化铜-铁修饰复合陶瓷碳电极(CuFeHCF/MWCNT/CCE),研究了该修饰电极的电化学性质及对NO-2的电催化活性。 结果表明,该修饰电极对NO-2的电氧化具有强的催化活性,安培法检测NO-2的线性范围为2.0×10-7~1.4×10-3 mol/L,灵敏度为104.1 μA/(mmol·L-1),检出限（3sb）为5.0×10-8 mol/L。 利用该方法测定了土壤中NO-2的含量,结果令人满意。     

石墨烯/铂纳米粒子杂化膜测定肾上腺素

利用循环伏安法制备了石墨烯/铂纳米粒子杂化膜修饰电极,并利用该修饰电极研究了肾上腺素（EP）的电化学行为,建立了测定肾上腺素的电化学方法。 分别利用扫描电子显微镜（SEM）和循环伏安法对电极表面的形貌和电化学性能进行了表征。 试验优化了修饰电极制备过程中影响电极性能的条件和EP的测定条件。 试验结果表明,石墨烯/铂纳米粒子修饰电极对肾上腺素有明显的电催化作用。 在pH=5.0的柠檬酸 磷酸氢二钠缓冲溶液中,EP的氧化峰电流与其浓度在4.4×10-8~2.2×10-6 mol/L的范围内呈良好的线性关系。 线性方程为ipa(10 μA)=0.0753c(mol/L)+3.7653×10-5,r=0.9989,检出限为2.2×10-9 mol/L（S/N=3）。 修饰电极表具有良好的重现性,可用于实际样品的测定。     

应用于锌-空气电池的新型碳载钴-聚噻吩复合催化剂

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚噻吩复合物(Co-PTh/C)作为气体扩散电极氧还原催化剂。 通过扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱（SEM-EDX）、透射电子显微镜（TEM）等测试技术对催化剂进行表征。 结果表明,Co-PTh/C催化剂颗粒的粒径为10~30 nm,且分布均匀。 利用极化曲线、交流阻抗等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)对氧还原的催化性能。 此催化剂在碱性介质中空气气氛条件下,电极电位在-0.20 V(vs.Hg/HgO)时电流密度达到0.152 A/cm2,催化性能高于质量分数5%Pt/C,显示出优越的氧还原电催化性能。 采取催化层/集流体/扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。 电池以0.075 A/cm2进行恒流放电,放电电压为1.1 V且性能稳定。     

在3,4-二羟基肉桂酸介质中以多壁碳纳米管为传感器电催化检测L-半胱氨酸(英文)

A highly sensitive electrochemical sensor was prepared for the determination of L-cysteine using a modified multiwall carbon nanotubes paste electrode in the presence of 3,4-dihydroxycinnamic acid(3,4-DHCA) as a mediator, based on an electrocatalytic process. The results indicate that the electrode is electrocatalytically efficient for the oxidation of L-cysteine in the presence of 3,4-DHCA. The interaction between the mediator and L-cysteine can be used for its sensitive and selective determination. Using chronoamperometry, the catalytic reaction rate constant was calculated to be 2.37 × 102 mol–1 L s–1. The catalytic peak current was linearly dependent on the L-cysteine concentration in the range of 0.4–115 μmol/L. The detection limit obtained by linear sweep voltammetry was 0.25 μmol/L. Finally, the modified electrode was examined as a selective, simple, and precise new electrochemical sensor for the determination of L-cysteine in real samples.     

一种新型一氧化氮电化学传感器

将一种自合成的水溶性聚对苯撑乙烯(PPV)衍生物电聚合到玻碳电极表面, 制得一种新型NO电化学传感器. 实验结果表明， 该传感器对NO具有灵敏的伏安响应, 相对裸玻碳电极两个氧化峰电位均负移达180 mV. 安培实验结果表明， NO的响应电流与其浓度在 1.8×10-7～1.0×10-4 mol/L范围内有良好的线性关系(r＝0.999 3), 检出限达到2.3×10-8 mol/L. 用旋转圆盘电极研究了NO在该传感器上的电化学行为, 并计算出NO在0.1 mol/L的磷酸盐生理缓冲溶液(PBS)中的扩散系数.