碳纳米管促进氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移

将血红蛋白(Hb)、辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx)分别固定在经碳纳米管修饰的玻碳电极(CNT/GC)上,制成Hb CNT/GC、HRP CNT/GC和GOx CNT/GC电极.Hb、HRP和GOx在CNT/GC电极表面均能发生有效和稳定的直接电子转移反应,其相应的循环伏安曲线均显示出一对几近对称的氧化还原峰;在60mV/s下,其式量电位E0'分别为-0.343V、-0.319V和-0.456V(vs.SCE,pH6.9),且不随扫速而变;以上三者在CNT/GC电极表面直接电子转移的表观速率常数ks依次为1.25±0.25、2.07±0.56和1.74±0.42s-1;根据式量电位E0'随缓冲溶液pH值的变化关系,确知在CNT/GC电极上,Hb或HRP发生的直接电化学遵从(1e+1H+)电极过程机理,而GOx发生的直接电化学反应则遵从(2e+2H+)机理.此外,固定在CNT/GC电极表面的Hb、HRP和GOx也同时表现出对各自底物的生物电催化活性.由本文制备的碳纳米管修饰电极及其固定生物蛋白质(酶)的方法具有简单、易于操作等优点,并可用于对其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移测试.     

碳纳米管电极上辣根过氧化物酶的直接电化学

制备了碳纳米管修饰玻碳电极 (CNT/GC) .将辣根过氧化物酶 (HRP)固定在CNT/GC电极表面 ,形成HRP CNT/GC电极 .研究了HRP的直接电子转移 .实验结果表明 ,HRP在CNT/GC电极表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应 ,其循环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 ′几乎不随扫速 (至少在 2 0～ 10 0mV/s的扫速范围内 )而变化 ,其平均值为 (-0 3 19± 0 0 0 2 )V (vs .SCE ,pH 6 9) ;HRP在CNT/GC电极表面直接电子转移的速率常数为(2 0 7± 0 5 6)s-1;式量电位E0 ′与溶液pH的关系表明HRP的直接电化学是 (1e + 1H+ )的电极过程 .进一步的实验结果显示 ,固定在CNT/GC电极表面的HRP能保持其对H2 O2 还原的生物电催化活性 ,而且能快速地响应H2 O2 浓度的变化 .本文制备碳纳米管修饰电极和固定酶的方法具有简单和易于操作等优点 ,可用于获得其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移     

铁氧化还原蛋白在多壁碳纳米管上的固定、表征及直接电子转移

将来源于Spinacia Oleracea的铁氧化还原蛋白(ferredoxin, SOFd)固定在多壁碳纳米管(CNT)表面, 紫外-可见及红外光谱表明, SOFd在CNT表面没有变性, 仍保持原来的二级空间结构. 循环伏安结果表明, SOFd在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应, 伏安曲线上出现一对良好的、几乎对称的氧化还原峰, 式量电位E^0'为(－570.4±1.5) mV (vs. SCE, 0.1 mol/L磷酸盐缓冲液), 且不随扫速和溶液pH值的变化而变化. SOFd直接电子转移的表观速率常数k_s为(0.73±0.04) s^－1.     

碳纳米管的快速功能化及电催化

将耐尔兰(Nile Blue, NB)分子修饰到碳纳米管(CNT)表面形成NB-CNT纳米复合体, 谱学结果表明, NB不仅能快速、高效地修饰到CNT表面, 而且还能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能. 将NB-CNT修饰到玻碳(GC)电极表面制备了NB-CNT/GC电极, 循环伏安结果显示, 其伏安曲线上不仅表现出一对良好的、几乎对称的NB单体的氧化还原峰, 式量电位E⁰'几乎不随扫速而变化[其平均值为(－0.422±0.002) V (vs. SCE, 0.1 mol/L PBS, pH 7.0)]; 而且还显示出NB聚合体分子的氧化还原峰, E⁰'为－0.191 V (100 mV/s时). 进一步的实验结果表明, NB和CNT对NADH(即还原型β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸, 又称还原型辅酶I)的电化学氧化具有协同催化作用, 能使其氧化过电位降低多于560 mV; NB-CNT/GC电极还能较好地响应脱氢酶催化底物氧化过程中体系内NADH浓度的变化. 本文对碳纳米管功能化方法具有简单快速、电极制作容易以及催化效率高等优点, NB-CNT/GC电极有望在制作脱氢酶传感器方面得到应用.     

肌红蛋白在碳纳米管修饰电极上的直接电化学和电催化性能

将肌红蛋白(Mb)通过吸附的方法固定在碳纳米管(CNT)表面, 用AFM、XPS、UV-Vis和FTIR对其进行了表征, 研究了CNT对Mb直接电子转移反应的促进作用. 循环伏安结果表明, Mb在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应, 其循环伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰; 在20−160 mV•s−1的扫速范围内, 式量电位E0′几乎不随扫速而变化, 其平均值为(−0.343±0.001) V (vs SCE, pH 7.0); Mb在CNT表面直接电子转移的表观速率常数为(3.11±0.98) s−1; 式量电位E0′与溶液pH的关系表明, Mb的直接电化学过程是一个有H+参与的电极过程. 进一步的实验结果显示, 固定在CNT表面的Mb能保持其对H2O2和O2还原的生物电催化活性.     

乙烯/臭氧/水气相反应体系羟甲基过氧化氢产生机理及其动力学

在室温(298±2 K)、大气压(1´10⁵ Pa)条件下研究了乙烯/臭氧/水反应体系中羟甲基过氧化氢(HOCH₂OOH, HMHP)产生机理及其动力学. 反应物采用长光路Fourier红外光谱(LP-FTIR)原位测定. HMHP经低温采集后利用高压液相色谱(HPLC)柱后荧光技术测定. 模式拟合得到的CH₂O₂+H₂O→HMHP(R3)速率常数(k₃)介于(1.6~6.0)×10^−17 cm³·molecule^−1·s^−1. 另外, 采用密度泛函理论在QCISD(T)/6-311+(2d,2p)//B3LYP/6-311+G(2d,2p)水平得到反应(R3)势能面及内禀反应坐标的基础上, 应用Polyrate 程序计算得到了298 K下该反应的经典过渡态理论(TST)速率常数k^TST和正则变分过渡态理论(CVT)速率常数k^CVT, 并应用小曲率隧道效应模型(SCT)对k^CVT进行了校正, 得到了经小曲率隧道效应校正后的速率常数k^CVT/SCT, 分别为2.47×10^−17, 2.47×10^−17和5.22×10^−17 cm³·molecule^−1·s^−1, 与模式拟合得到的结果基本一致.     

HNCO + CN反应途径的从头计算

在6-311G(d, p)基组水平上, 采用全电子的UMP2方法对HNCO和CN自由基的反应途径进行了研究, 结果表明, 反应存在如下两条反应通道: HNCO + CN→NCO + HCN (1); HNCO + CN→HNCN + CO (2). 其中反应(1)是吸氢反应, 氢转移过程在分子间以协同方式进行, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒是 20.80 kJ/mol, 在反应的温度区间(1000~2100 K), 传统过渡态理论得出的速率常数值范围是0.32×10^−11~6.9×10^−11 cm³·mol^−1·s^−1, 支持了实验预测结果. 反应(2)是分步反应, 在反应途径上存在分子中间体, UMP2(full)/6-311G(d, p)计算位垒为83.42 kJ/mol. 反应通道(2)的位垒大于反应通道(1).     

多酰胺杯[4]芳烃中性阴离子受体的合成与识别性能

设计并合成了两种多酰胺杯[4]芳烃中性阴离子受体(5, 6), 用IR, ¹H NMR, MS及元素分析等对其结构进行了表征. 利用紫外-可见光谱(UV-vis)与¹H NMR研究了其对不同阴离子(p-O₂NPhOPO₃^2−, p-O₂NPhO^−, H₂PO₄^−, Ac^−, Cl^−, Br^−及I^−)的识别性能, 结果表明主体5和6对含芳环的阴离子(p-O₂NPhOPO₃^2−, p-O₂NPhO^−)具有较好的选择识别性能, 主客体间通过多重氢键和π-π的相互作用形成了1︰1的络合物. 5和6对没有紫外吸收的阴离子(H₂PO₄^−, Ac^−, Cl^−)也呈现一定的键合能力, 为这类阴离子提供了一种简单的光谱测定方法.     

螺吡喃衍生物在固相基质中的应用

合成了一种新的螺吡喃衍生物, 将其应用到PVC膜固相基质中, 用于Zn²⁺的荧光检测. 优化条件下, 该敏感膜对Zn²⁺的响应范围为4.94×10^−7~4.15×10^−4 mol·L^−1, 检测限为1.51×10^−7 mol·L^−1. 实验发现, 该敏感膜具有很好的光学稳定性、重现性和可逆性, 而且与其他过渡金属离子如Hg²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺或碱金属和碱土金属离子相比, 该敏感膜对Zn²⁺的荧光增强具有高选择性.     

稀有三环核苷衍生物单电子氧化反应的脉冲辐解研究

运用纳秒级脉冲辐解技术研究了稀有三环核苷衍生物6-甲基三环鸟苷(dYt)与一些单电子氧化性自由基的反应, 表征了反应过程中产生的阳离子自由基dYt^•+及其脱质子中性自由基dYt(-H)^• 的瞬态吸收光谱及pKa, 并首次得到该化合物与^• OH自由基及单电子氧化性自由基SO₄^•-, CO₃^•-, N₃^•反应的动力学速率常数, 揭示了反应机理, 为进一步了解该类化合物的氧化反应提供了一定的证据.