质子型离子液体修饰电极的构建及其对GOD直接电子转移的促进作用

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yixvmei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
离子液体(ionic liquid, IL)是一类在室温或更低温度下呈液态的低温熔盐,具有蒸气压小,使用温度范围宽,导热性和离子导电性强,化学与电化学稳定性好以及电化学窗口宽等特点。这些独特的理化性质使离子液体修饰电极成为十分活跃的研究课题。本文采用一种新型的质子型离子液体(protic ionic liquid,简称PIL),N-乙基咪唑-三氟甲磺酸盐(N-ethylimidazolium trifluoromethane sulfonate,简称[EIm][TfO])作为修饰剂,制作基于质子型离子液体修饰的GOD生物传感器,考察该PIL对GOD直接电子转移行为的促进作用,并通过在电极表面进一步修饰壳聚糖(CHIT)、碳纳米管(CNTs),以获得PIL、CHIT以及CNTs对GOD传感器性能的协同优化作用。论文的主要工作及研究结果如下:第一部分,离子液体的选择及其修饰碳糊电极(CILE)的构建。本文选用的基础电极为碳糊电极,以PIL和液体石蜡作为黏合剂。我们选用了四种离子液体(N-乙基咪唑·三氟甲磺酸盐,N-丁基N′-甲基咪唑·四氟硼酸盐,N-丁基吡啶·四氟硼酸盐,烷基季铵离子·四氟硼酸盐)进行比较。得到质子型离子液体(N-乙基咪唑·三氟甲磺酸盐,即[EIm][TfO])制作的碳糊电极拥有更强的导电性和更小的背景电流。显然,质子型离子液体丰富的氢键体系可作为电子传递桥梁,起到促进电极反应,提高电极性能作用。故选择PIL([EIm][TfO])作为碳糊电极修饰剂。并进一步考察和优化了PIL碳糊电极的制作条件。第二部分,将GOD滴涂在CILE上并用Nafion膜固定,制成Nafion/GOD/CILE传感器。通过扫描电镜(SEM)对其形貌表征显示,GOD分子均匀地分布在CILE表面。采用循环伏安法(CV)考察GOD的电化学行为和电催化性质。在所得到的循环伏安曲线上可观察到一对对称性很好的氧化还原峰,峰电位分别为Epa=-0.515 V,Epc=-0.437 V,峰电位差△EP=78mV,式量电位E0′为-0.476 V。此电化学行为说明是PIL促进了GOD在电极表面的直接电子转移作用。测得GOD直接电子转移反应的表观速率常数k为3.98 s-1 ,平均表面覆盖率(Γ*)为3.077×10-10 mol·cm-2。E0′与pH之间有良好的线性关系,其Nernst响应斜率为-45.6mV/pH,遵从(2e+2H+)反应机理。此外,实验结果显示,GOD在电极表面的直接电子转移对溶液中的O2有很强的电催化还原作用,在O2饱和体系中,GOD的还原峰峰电流的降低值与溶液中葡萄糖浓度有线性关系,线性范围为0.0052.8mM,电流响应灵敏度为14.96μA mM-1,表观米氏常数Km为1.53mM。以上这些电化学参数及分析性能表明,质子型离子液体良好的电荷传导性能和优秀的形成氢键能力,不仅可提高修饰电极电化学性能,而且为GOD提供非常有利的微环境,有效提高酶的活性,并可很好的保护酶的原始结构。利用该传感器进行实际样品检测,得到了与医院标准检测方法一致的结果。第三部分,将碳纳米管(CNTs)和壳聚糖(CHIT)修饰到CILE表面,制得GOD/CNTs-CHIT/CILE,GOD在电极表面的直接电化学行为表明,该GOD传感器的电化学性能以及电催化活性优于GOD/CILE。其电子转移反应表观速率常数k达到5.836s-1,平均表面覆盖率(Γ*)为6.887×10-10mol·cm-2,表观米氏常数Km为1.208 mM,采用时间电流法(I-T曲线)得到GOD/CNTs-CHIT/CILE对葡萄糖浓度响应的线性范围为0.04 2.8mM,灵敏度约为35.5μA mM-1cm-2。可见在该GOD传感器中,离子液体、壳聚糖和碳纳米管三者对传感器性能起到了协同优化作用。
其他文献
由于ZnO在光学、电学、压电等领域有着优越性能和诱人的应用前景,基于ZnO纳米材料的研究引起了各国学者广泛关注。在显示器领域,纳米氧化锌具有低开启电场、阈值电场、高电流
目前,作为微孔材料家族的开放骨架的稀土硫酸盐已成为无机合成化学的一个研究热点。不仅因其结构具有类分子筛结构,具有离子交换、气体分离以及催化的优点,而其稀土元素由于
电商的份额越大,需要的配套保障就越多。5月28日,国家食品药品监督管理总局(CFDA)下发了《互联网食品药品经营监督管理办法(征求意见稿)》,征求意见稿第八条规定:互联网药品经营者
2012年4月,"亚洲金融合作联盟"诞生,预示着"合作共赢"经营理念已经成为中小金融机构保持持续健康发展的主旋律。本文对中小银行如何合作以及合作领域进行了详尽的描述。
我国担保业发展迅速,但在外部监管乏力的情况下,部分担保企业走上畸形发展轨道。担保业的特殊性决定了其风险会蔓延到银行业。为此,必须建立高效健全的监管体系,在监管取向上,由再
Gemini表面活性剂作为基因转染的非病毒载体现已受到国内外学者的广泛关注,其传递过程与细胞膜有着密切的联系。本文通过Langmuir膜天平、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱
莱钢银山1号高炉累计已生产13年,单位炉容产铁量1 1000 t/m~3,利用大修机会,对炉缸侵蚀状况进行了调查。调查结果表明:①1号高炉炉底炉缸为典型的象脚状侵蚀,炉缸部位的UCAR
本文重点研究了过渡金属酞菁化合物催化剂和稀土氧化物催化剂催化氧化净化密闭电石炉尾气等工业尾气中的PH3、H2S单组分和混合组分气体的性能和机理。本文筛选了制备催化剂所
高考作为选拔性考试,试题的呈现一般都是有一定难度的,尤其是压轴题。压轴题,分值也大,是用来鉴别考生掌握知识与综合应用能力高下的分档题。教师总会有这样的感觉,无论平时