基于离子液体和凝胶膜修饰电极的制备及其应用研究

摘要

本论文的研究目的是：通过以血红蛋白（Hb）为研究对象，探索基于离子液体和各类凝胶膜修饰电极的制备条件。然后，将成功的固定化实验条件应用于国内外少有电化学方面研究的氯过氧化物酶（CPO）修饰电极的制备，为拓展CPO的应用研究提供一些经验以及理论研究的基础。 1.Hb在离子液体聚合物膜修饰电极上的电化学行为研究 用简单的滴涂法在玻碳电极上制备了离子液体和聚合物薄膜，并用以固定Hb。实验结果表明：Hb在修饰电极上发生准可逆的直接电子传递，是一个受表面过程控制的电极反应。Hb的固定化方法简单易行，且较稳定，有望用于制作安培型传感器。 2.Hb在离子液体和硅溶胶凝胶膜修饰电极上的电化学行为研究 利用层层涂布法，将离子液体和硅溶胶凝胶膜修饰到玻碳电极表面。循环伏安测量结果表明：固定在修饰电极上的Hb能发生直接电子转移，式量电位与溶液pH的线性关系表明有一个质子参与电极反应。对不同干燥条件的考察结果显示，较低的温度和较高的湿度可有效地防止膜的开裂。 3.Hb在离子液体与魔芋水凝胶膜修饰电极上的电化学行为研究 选用了制备过程简单的魔芋水凝胶（KGM）代替制备过程相对复杂、且成膜条件难以控制的硅溶胶凝胶膜。在KGM和离子液体的共同作用下，Hb与电极之间可进行直接的准可逆的电子传递反应，表现为受表面控制的、伴随有质子迁移的反应。对两类离子液体的考察结果显示，亲水型离子液体较之疏水性离子液体更有利于Hb的直接电子传递。 4.CPO在离子液体和魔芋水凝胶修饰电极上的电化学行为及其应用探索 CPO固定于离子液体与KGM膜修饰电极上，循环伏安测量结果表明：固定的CPO与电极之间发生了直接的电子传递，是一个受吸附控制的电极过程。不同pH值溶液中的CV测试表明，CPO在修饰电极上发生电子传递的同时，也伴随有质子的转移。 此外，还考察了该修饰电极对O2和H2O2还原反应的电催化性能，初步探讨了催化反应的机制。利用该修饰电极对溶液中H2O2的催化电流响应，可进一步拓展基于CPO的修饰电极对H2O2检测的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1生物传感器研究进展

1.2酶固定化方法

1.2.1溶胶-凝胶包埋法在生物传感器领域的研究

1.2.2魔芋葡甘聚糖水凝胶在酶固定化中的应用

1.3离子液体修饰电极

1.3.1室温离子液体的发展和简介

1.3.2室温离子液体在生物电化学研究中的应用研究

1.4本论文的主要研究内容

1.4.1 Hb在离子液体聚合物膜修饰电极上的电化学行为研究

1.4.2 Hb在离子液体硅溶胶凝胶膜修饰电极上的电化学行为研究

1.4.3血红蛋白在离子液体魔芋水凝胶膜修饰电极的电化学行为研究

1.4.4离子液体魔芋水凝胶氯过氧化物酶膜修饰电极的制备及其应用研究

1.5本论文的创新点

第二章离子液体聚合物膜修饰电极的制备及其Hb的电化学行为研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1试剂和仪器

2.2.2修饰电极的制备及Hb的固定

2.3结果与讨论

2.3.1溶剂对离子液体聚合物修饰电极的影响

2.3.2 Hb/P-[BMIPF6]n/GC修饰电极的循环伏安行为

2.3.3溶液pH对Hb直接电子转移的影响

2.3.4 Hb/P-[BMIPF6]n/GC电极的稳定性

2.4小结

第三章Hb/sol/RTIL/Nafion/GC电极的制备及其电化学行为研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂和仪器

3.2.2修饰电极的制备

3.3结果与讨论

3.3.1 Hb在sol/RTIL/Nafion/GC电极上的电化学行为

3.3.2溶液pH对Hb直接电子转移的影响

3.3.3不同凝胶干燥条件制备的修饰电极的循环伏安行为

3.3.4修饰电极的稳定性

3.3.5 Hb在不同修饰电极上的循环伏安行为比较

3.4小结

第四章Hb在离子液体和KGM膜修饰电极上的电化学行为研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1仪器与试剂

4.2.2 Hb-KGM/ETIL/Nafion修饰电极的制备

4.3结果与讨论

4.3.1 Hb在KGM/RTIL/Nafion/GC电极上的直接电子转移

4.3.2 pH对CV曲线的影响

4.3.3 Hb在不同类型离子液体修饰电极上的电化学行为比较

4.3.4 Hb-KGM/RTIL/Nafion/GC电极对O2还原反应的催化行为

4.4小结

第五章CPO在离子液体魔芋水凝胶修饰电极上的固定化及其应用研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1仪器与试剂

5.2.2 CPO-KGM/RTIL/Nafion修饰电极的制备

5.3结果与讨论

5.3.1 CPO在KGM/RTIL/Nafion/GC电极上的电化学行为研究

5.3.2溶液pH对CPO直接电子转移的影响

5.3.3固定化的CPO对氧气催化机理的初步探究

5.3.4 CPO-KGM//RTIL/GC修饰电极对H2O2的检测

5.4小结

第六章结论

参考文献

附录A攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢