应用化学
應用化學
응용화학
CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY
2015年
6期
708-719
,共12页
高素云%库里松·哈衣尔别克%曾涵
高素雲%庫裏鬆·哈衣爾彆剋%曾涵
고소운%고리송·합의이별극%증함
葡萄糖氧化酶%漆酶%巯基苯甲酸修饰纳米金粒子%酶燃料电池%直接电子迁移
葡萄糖氧化酶%漆酶%巰基苯甲痠脩飾納米金粒子%酶燃料電池%直接電子遷移
포도당양화매%칠매%구기분갑산수식납미금입자%매연료전지%직접전자천이
glucose oxidase%Laccase%mercaptobenzoic acid modified gold nano particle%enzymatic biofuel cell%direct electron transfer
以4-巯基苯甲酸修饰纳米金粒子作为固酶载体和导电基体构建了新型纳米结构固酶葡萄糖/O2燃料电池,其制备简单,长期使用性能稳定.利用纳米金粒子通过表面修饰基团和酶分子活性中心附近疏水结合位之间的相互作用固定葡萄糖氧化酶(GOx)和漆酶(Lac)分子,分别制备了固酶阳极—4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固定葡萄糖氧化酶修饰金盘电极GOx/4-MBA@GNP/Au和固酶阴极—4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固定漆酶修饰金盘电极Lac/4-MBA@GNP/Au.电化学实验结果表明,两种电极在不引入任何外加电子中介的条件下,均可以实现酶活性中心-纳米金粒子之间的直接电子迁移,而且具有较快的催化反应能力(固酶阳极和阴极的转化速率分别为1.3和0.5 s-1;催化葡萄糖氧化和氧气还原的起始电位分别为-0.23和0.76 V).评估了固酶阳极和阴极组装成的纳米结构固酶葡萄糖/O2燃料电池的能量输出性能.该燃料电池在没有Nation薄膜和阳极无N2气保护下,开路电压和最大输出能量密度分别可达0.56 V和760.0 μW/cm2,使用一周后输出能量密度仍然可以达到最初值的～88％.进一步测试结果显示,该燃料电池呈现出与游离漆酶类似的pH依赖关系和热稳定性,这些实验结果均暗示:影响整个酶燃料电池性能的关键在于漆酶基阴极催化氧还原的过程.此外,这种燃料电池的性能虽然受到共存干扰物抗坏血酸的影响,但在人类血清中测试结果显示其仍然具有较高的输出能量密度(132.0 μW/cm2,开路电压0.40V).本文研究结果给出了设计高性能葡萄糖/O2燃料电池的新思路,同时也为研究固酶燃料电池的构效关系提供了实验依据和有价值的启示.
以4-巰基苯甲痠脩飾納米金粒子作為固酶載體和導電基體構建瞭新型納米結構固酶葡萄糖/O2燃料電池,其製備簡單,長期使用性能穩定.利用納米金粒子通過錶麵脩飾基糰和酶分子活性中心附近疏水結閤位之間的相互作用固定葡萄糖氧化酶(GOx)和漆酶(Lac)分子,分彆製備瞭固酶暘極—4-巰基苯甲痠功能化納米金粒子固定葡萄糖氧化酶脩飾金盤電極GOx/4-MBA@GNP/Au和固酶陰極—4-巰基苯甲痠功能化納米金粒子固定漆酶脩飾金盤電極Lac/4-MBA@GNP/Au.電化學實驗結果錶明,兩種電極在不引入任何外加電子中介的條件下,均可以實現酶活性中心-納米金粒子之間的直接電子遷移,而且具有較快的催化反應能力(固酶暘極和陰極的轉化速率分彆為1.3和0.5 s-1;催化葡萄糖氧化和氧氣還原的起始電位分彆為-0.23和0.76 V).評估瞭固酶暘極和陰極組裝成的納米結構固酶葡萄糖/O2燃料電池的能量輸齣性能.該燃料電池在沒有Nation薄膜和暘極無N2氣保護下,開路電壓和最大輸齣能量密度分彆可達0.56 V和760.0 μW/cm2,使用一週後輸齣能量密度仍然可以達到最初值的～88％.進一步測試結果顯示,該燃料電池呈現齣與遊離漆酶類似的pH依賴關繫和熱穩定性,這些實驗結果均暗示:影響整箇酶燃料電池性能的關鍵在于漆酶基陰極催化氧還原的過程.此外,這種燃料電池的性能雖然受到共存榦擾物抗壞血痠的影響,但在人類血清中測試結果顯示其仍然具有較高的輸齣能量密度(132.0 μW/cm2,開路電壓0.40V).本文研究結果給齣瞭設計高性能葡萄糖/O2燃料電池的新思路,同時也為研究固酶燃料電池的構效關繫提供瞭實驗依據和有價值的啟示.
이4-구기분갑산수식납미금입자작위고매재체화도전기체구건료신형납미결구고매포도당/O2연료전지,기제비간단,장기사용성능은정.이용납미금입자통과표면수식기단화매분자활성중심부근소수결합위지간적상호작용고정포도당양화매(GOx)화칠매(Lac)분자,분별제비료고매양겁—4-구기분갑산공능화납미금입자고정포도당양화매수식금반전겁GOx/4-MBA@GNP/Au화고매음겁—4-구기분갑산공능화납미금입자고정칠매수식금반전겁Lac/4-MBA@GNP/Au.전화학실험결과표명,량충전겁재불인입임하외가전자중개적조건하,균가이실현매활성중심-납미금입자지간적직접전자천이,이차구유교쾌적최화반응능력(고매양겁화음겁적전화속솔분별위1.3화0.5 s-1;최화포도당양화화양기환원적기시전위분별위-0.23화0.76 V).평고료고매양겁화음겁조장성적납미결구고매포도당/O2연료전지적능량수출성능.해연료전지재몰유Nation박막화양겁무N2기보호하,개로전압화최대수출능량밀도분별가체0.56 V화760.0 μW/cm2,사용일주후수출능량밀도잉연가이체도최초치적～88％.진일보측시결과현시,해연료전지정현출여유리칠매유사적pH의뢰관계화열은정성,저사실험결과균암시:영향정개매연료전지성능적관건재우칠매기음겁최화양환원적과정.차외,저충연료전지적성능수연수도공존간우물항배혈산적영향,단재인류혈청중측시결과현시기잉연구유교고적수출능량밀도(132.0 μW/cm2,개로전압0.40V).본문연구결과급출료설계고성능포도당/O2연료전지적신사로,동시야위연구고매연료전지적구효관계제공료실험의거화유개치적계시.
