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(英文)

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20-160mV·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(vsSCE,pH7.0);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.

1,2-萘醌修饰的碳纳米管对β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸电化学氧化的催化作用

将具有电活性的1,2-萘醌(1,2-naphthoqu inone,Nq)分子修饰到碳纳米管(CNT)表面形成Nq-CNT纳米复合体,用紫外可见(UV-V is)和红外光谱等方法对Nq-CNT进行了表征,结果表明Nq不仅能快速、有效地修饰到CNT表面,而且还能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能。循环伏安结果显示,与GC电极相比,CNT能显著提高Nq的氧化还原峰电流,其伏安曲线上表现出一对几乎对称的氧化还原峰,式量电位E0′几乎不随扫速而变化。进一步的实验结果表明,Nq和CNT对β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的电化学氧化具有协同催化作用,与CNT或Nq相比,Nq-CNT具有较高的电催化活性,能使其氧化过电位降低超过510 mV。本研究对碳纳米管功能化方法具有简单、电极制作容易以及催化效率高等优点。

铁氰化钆修饰电极的固态电化学及电催化性能

制备了一种新的稀土铁氰化物——铁氰化钆(GdHCF),并对其进行了表征.元素分析、EDX和TGA结果表明,GdHCF的计量式为NaGdFe(CN)6·12H2O(在NaCl溶液中制备),红外光谱结果显示GdHCF晶体中有两种形式的水分子存在,一种是靠氢键结合的填隙水分子(5个),一种是与Gd配位的配位水分子(7个);XPS结果表明GdHCF中铁为+2价,钆为+3价.将GdHCF固定到石墨(SG)电极上(GdHCF/SG),研究了它的固态电化学性能,其循环伏安曲线上表现出一对良好且稳定的氧化还原峰,式量电位E0′几乎不随扫速而变化(在10￣300mV·s-1范围内,E0′平均值为(197±3)mV);并且E0′与支持电解质中阳离子(Na+)活度的对数(lgaNa+)之间呈线性关系,斜率为54.1mV,这一特性关系可用于测定NaCl溶液中Na+的活度.进一步研究的结果表明,GdHCF对神经递质多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)的电化学氧化均具有催化作用,催化电流随DA(或AA)浓度的增加而增加.

碳纳米管的快速功能化及电催化

将耐尔兰(NileBlue,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,0.1mol/LPBS,pH7.0)];而且还显示出NB聚合体分子的氧化还原峰,E0'为-0.191V(100mV/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560mV;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.

细胞色素c在单壁碳纳米管表面的固定、直接电子转移及电催化

应用吸附法将细胞色素c(Cytoc)固定在单壁碳纳米管(SWNT)表面.红外光谱(IR)显示被固定的Cytoc能保持原有的空间结构,没有发生变性.循环伏安测试表明,Cytoc在SWNT表面能发生稳定的直接电子转移,其i^E曲线上出现一对良好的、几乎对称的氧化还原峰.式量电位E0’基本不随扫速的增加而变化(在20 mV^120 mV/s的扫速范围内,E0’平均值为0.165±0.001V).实验同时给出,吸附在SWNT表面的Cytoc仍能保持其对H2O2电化学还原的生物电催化活性.

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SpinaciaOleracea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E0'为(-570.4±1.5)mV(vs.SCE,0.1mol/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ks为(0.73±0.04)s-1.