漆酶电极的制备及其催化氧还原性能与研究论文.pdf

博士学位论文中国科学技术大学漆酶电极的制备及其催化氧还原性能研究作者姓名学科专业导师姓名完成时间曾物理化学陈艳霞教授二。一二年四月涵
’�����·�����������������:��.��甔������:
签字日期:����钍�中国科学技术大学学位论文原创性声明签字�期:�:匹中国科学技术大学学位论文授权使用声明对公开本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成粜。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确作者签名:作为申请学位的条件之⋯,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥仃学位论文的部分使用权,艮口:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交沦文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入《中图学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制�伪4妗⒒惚嘌�宦畚摹1救颂峤坏牡缱游牡档哪谌莺椭街事畚牡哪谌菹嘁恢隆�保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口保密�导师签名:的说明。年�作辑签私:签字日期:
摘要化氧还原性能:使用具有共轭芳环的聚芳酰胺作为分子导线,以其修饰多壁碳纳酶燃料电池是以与生命活动密切相关的某些有机物为燃料,以氧气作为氧化剂,以酶作为生物电催化剂直接将化学能转换为电能的装置。酶燃料电池由二���构相对简单,针对特异底物催化效率高、选择性好,有望成为能在与生理环境接近的温和条件下工作的新型清洁能源装置。另外,基于酶基燃料电池工作原理�咨�锎ǜ衅饕彩巧��治龅挠行�:具。构建能有效实现酶的活性中心与导电载体之问�导通的酶电极是实现这类装置产业化的关键。同时,�⒄瓜喙氐孜镌诿�电极上催化反应的系统研究,一方面将为优化这类装置的性能,提高其能量效率提供有益指导。另一方面,还将为理解这些底物在相应生命过程中的有关规律以及生理现象与电化学信号之间的关联提供非常重要的信息。漆酶因其活性位的式电位相对较高,接近于氧还原的平衡电位,而且对氧分�幕乖�哂泻芎玫拇呋�饔茫�虼耸敲富��锶剂系绯厥籽〉囊跫��锏绱呋�刹。但迄今为止,文献报道的漆酶基电极,还需要在较苛刻的条件下才能实现漆酶活性中心与电极的有效导通,而且其催化氧还原的超电势仍然相对较高,电极述问题,本论文在构筑能有效实现漆酶活性中心与导�卦靥逯�涞牡绲纪ǖ钠崦��极方�做�āは盗械某⑹裕�⑾低晨疾炝苏饫嗟缂ù呋�趸乖�幕钚浴⒌缦��稳定性与周定漆酶的载体的结构、形貌及其组合方式的关系。论文的主要内容以及所得到的主要结论小结如下:�瓵��薪榈钠崦复呋�趸乖�菏紫壤�幌靶�T才痰缂ḿ际踅岷系缁�а�环伏安法研究了扩散型电子中介体��在玻碳电极表面的电极反应动力学。得到了��在溶液扩散系数及其在电极表面反应的有关动力学参数。在此基础�疾炝薃��薪榈娜芤褐械挠卫肫崦敢约霸诘缂�瞎潭ǖ钠崦干系拇呋��气还原动力学行为。发现在这类电极反应中,氧还原起始电位受制于��氧化还原态的式电位,而反应电流主要由��以及氧气向漆酶的扩散速度决定,相对来说,电极反应与漆酶催化的化学反应都较快。��啾谔寄擅坠埽�鄯减0犯春衔锕潭ㄆ崦感奘蔚缂ǖ闹苯拥缁�Ъ捌浯�米管为复合载体,构筑了漆酶修饰电极,成功实现了酶。电极之间的直接电子迁输出电流密度较低,这些局限一直是制约酶基燃料电池性能的瓶颈之一。针对上���
移,能实现电导通的酶占总固定漆酶总量�%以上。该酶电极对氧还原起始电��氩ǖ缡莆���,半波电流密度为�.�����M撇馄涑��势与半波电流较小很可能是由于电极表面的固酶复合物的孔道分布和表面结构不利于�悍肿拥拇�室约肮潭ㄆ崦复呋�盍Σ还桓叩纫蛩毓餐�饔玫慕峁�Q�究表明该围酶电极作为氧传感器对氧具有良好的传感性能:对氧的检测下限可达�ǎ�槊舳雀叽������一,嘲定漆酶对氧气的米氏常数为�.���榭滋嫉R豢蔷厶腔蚱溲苌�锔春衔锕潭ㄆ崦傅缂ǖ闹苯拥缁�Ъ捌浯�化氧还原性能:以介孔碳氮材料与壳聚糖或是��燃谆��蔷厶歉春衔镂T靥澹�有效构筑了能实现漆酶活性中心�位与导电基体之问电荷转移的漆酶电极。该漆酶电极对氧还原有着很好的催化作用:氧还原起始电位高达����氩▆乜流约为����~。与用壳聚糖为成膜剂的电极相比,��燃谆��蔷厶怯虢榭滋�氮材料复合物固酶电极的催化性能相当,而力学稳定性明显增强,对氧还原的催化活力都具仃良好的重现性和长期稳定性。当电极中漆酶的担载量为��×����之时,在半波电流密度�����,对应的半波电位�/���个漆酶分子上的氧还原速率为��.�ǎ�哂赑�����芤褐邪氩ǖ缥晃�.��倍匝跗�肿拥钠骄�;�德蔜���.�关键词:漆酶氧还原酶基生物燃料电池分子导