基于離子液體納米復(fù)合材料的蛋白質(zhì)直接電化學(xué)的研究.pdf

1、研究氧化還原蛋白質(zhì)在電極表面的電子傳輸過程對了解生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)代謝以及探索生物體的各種生理作用和作用機(jī)制、開發(fā)第三代生物傳感器等都具有重要意義。離子液體是一種常用的綠色溶劑,有特殊的理化性質(zhì)如較高的離子導(dǎo)電性,電位窗口寬等特點(diǎn),可以作為支持電解質(zhì)和溶劑,同時又可以作為粘合劑用于修飾電極的制備。某些納米材料也因其具有較大的比表面積、較高的導(dǎo)電性等特點(diǎn),使其越來越受到電化學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注。石墨烯是由一層密集的包裹在蜂巢晶體點(diǎn)陣上的碳原

2、子組成,是世界上最薄的二維材料,它的厚度僅有0.35 nm,這樣的特殊結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含了新奇而又豐富的物理現(xiàn)象,并且具有特殊的電性能,導(dǎo)熱性能以及光學(xué)性能等。本論文以離子液體、納米材料,如石墨烯等的復(fù)合材料作為修飾劑制備了不同的血紅素蛋白質(zhì)修飾電極。并研究了多種血紅素蛋白質(zhì)在修飾電極表面的直接電化學(xué)行為。論文主要包括以下內(nèi)容:
　　1.以離子液體正己基吡啶六氟磷酸鹽代替?zhèn)鹘y(tǒng)石蠟作為粘合劑和修飾劑與石墨粉一起混合制得離子液體修飾碳糊電極(C

3、ILE),將血紅蛋白(Hb)和納米Fe3O4混合后滴涂在CILE電極的表面,自然晾干后再將1mg/ml的殼聚糖(CTS)涂布在上述電極的表面,制得了CTS/Hb-Fe3O4/CILE修飾電極。研究了該修飾電極的直接電化學(xué)行為及其對三氯乙酸(TCA)的電催化能力,并求解了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù)。
　　2.構(gòu)建了一種基于ZnWO4納米棒-血紅蛋白-殼聚糖的納米復(fù)合膜修飾的電化學(xué)傳感器,以六氟磷酸正丁基吡啶(BPPF6)作為粘合劑和修飾劑制得

4、了離子液體修飾碳糊電極(CILE),然后將ZnWO4納米棒和血紅蛋白的混合溶液及殼聚糖層層滴涂在CILE電極的表面制得了CTS/Hb-ZnWO4/CILE,采用掃描電子顯微鏡對其形貌進(jìn)行了表征,光譜表征表明蛋白質(zhì)在復(fù)合膜內(nèi)保持了它的天然構(gòu)象。循環(huán)伏安法顯示在pH7.0的磷酸緩沖溶液中修飾電極上有一對準(zhǔn)可逆的氧化還原峰出現(xiàn),并求解了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù)。該修飾電極對三氯乙酸(TCA)具有良好的電催化能力,計算了催化反應(yīng)表觀米氏常數(shù)(Kmapp

5、)。
　　3.以六氟磷酸正丁基吡啶(BPPF6)制備的離子液體修飾碳糊電極(CILE)為基底電極,殼聚糖為成膜材料,核殼型Fe3O4@SiO2納米材料為修飾材料,肌紅蛋白為研究對象,采用滴涂法制備了CTS/Mb-Fe3O4@SiO2/CILE,用不同方法對修飾電極及材料進(jìn)行了表征,并求解了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù),所制備的修飾電極對TCA具有較好的電催化能力,計算了表觀米氏常數(shù)(Kmapp)。
　　4.采用水熱法制備了NiO介孔球,

6、并將其用于修飾電極的制備,構(gòu)建了一種基于IL(EMIMOEtO3)-NiO-Hb-石墨烯(GR)復(fù)合膜修飾的新型電化學(xué)傳感器。以離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(EMIMBF4)代替部分石蠟與石墨粉混合制得離子液體修飾碳糊電極(CILE),然后將NiO,GR,Hb和EMIMOEtO3按一定比例混合后,滴涂在CILE表面,晾干后再將一定量的Nafion乙醇溶液滴涂在上述修飾電極的表面,制得了Nafion/IL-NiO-Hb-GR/

7、CILE。電化學(xué)交流阻抗圖(EIS)表明該修飾電極可以提高電子的轉(zhuǎn)移速率,這是由于NiO,GR及IL之間存在一定的協(xié)同作用,光譜表征表明Hb在復(fù)合膜內(nèi)保持了它的生物活性。循環(huán)伏安掃描出現(xiàn)一對峰形良好準(zhǔn)可逆的循環(huán)伏安峰,表明Hb能夠發(fā)生直接電子轉(zhuǎn)移。研究了Hb在復(fù)合膜內(nèi)的直接電化學(xué)行為,計算了相關(guān)的電化學(xué)參數(shù),Nafion/IL-NiO-Hb-GR/CILE修飾電極對三氯乙酸也具有較好的電催化性能,并求解了表觀米氏常數(shù)(Kmapp)的值。