壳聚糖固定漆酶电极的直接电化学行为和化学传感性能.PDF

第３０卷 第１０期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３０Ｉｓｓ．１０ ２０１３年１０月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｏｃｔ．２０１３ 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 库里松 ·哈衣尔别克　曾　涵 （新疆师范大学化学化工学院　乌鲁木齐８３００５４） 摘　要　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Ｔ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。 １ －６ ２ 此电极催化氧还原的起始电位约为８６０ｍＶ，氧还原的半波电流密度约为７８×１０ Ａ／ｃｍ。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 －６ ０４ ｍｏｌ／Ｌ，灵敏度高达（６７９×１０ Ａ·Ｌ／ｍｍｏｌ），具有良好的对氧亲和力（Ｋ ＝７６４０ ｍｏｌ／Ｌ）。 μ Ｍ μ 关键词　漆酶，直接电子迁移，氧还原反应，电化学传感器 中图分类号：Ｏ６２９．８　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１３）１０１１９４０８ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１３．２０５５４ ［１４］ 漆酶是当前公认具有较高催化氧还原活力的一种多铜氧化酶 ，但漆酶的活性中心为不导电的多 肽链包裹，难以实现酶与电极之间的直接电子转移，所以最常见的实现酶电极间有效电子迁移的方法 ［５８］ 是引入电子中介体中介酶电极间的电子转移 。但是引入外加电子中介体会降低电池能量输出，而 ［９１０］ 且这种酶基电池的长期使用的稳定性也欠佳 。近年来，以具有良好导电能力且表面修饰特定官能 团的纳米材料作为固定蛋白质的载体，已成为制备酶基燃料电池电极和酶基电化学传感器的首 选［１１１３］。所修饰的官能团中，有的扮演分子导线的角色以实现酶与导电纳米材料间的直接电子转 ［１１１２］ ［１３］ 移 ，有的在酶电极中起着维持游离酶的空间结构不改变以维持酶的催化活性的作用 。 碳纳米管、介孔碳或介孔碳氮材料（Ｎ掺杂的介孔碳材料，孔径范围２～５０ｎｍ）由于具有相对较高 的导电能力和比表面积、规则的孔径、可调节的多孔结构以及较好的生物相容性等特点，一直是固定氧 化还原酶的首选载体之一［１４１８］。制备的介孔碳或碳氮材料表面上存在很多亲水基团（如羟基、羧基、氨 基等官能团）以及一些突出于表面的孤立芳香环。这些化学基团有可能深入酶活性中心附近，从而实现 其与酶的活性中心的电子导通，因此具有分子导线的功能并能有效固定漆酶［１１１２］。另一方面，介孔碳或 碳氮材料表面的亲水基团使之更易于在水溶液中分散，且分散后的介孔碳或碳氮材料不容易再团聚，因 ［１９］ 此很适合作为具有高比表面积的三维固酶载体 。这两方面的优点使其与碳纳米管相比，更适合作酶