氮摻雜有序介孔碳的制備及高性能漆酶生物傳感器的研究.pdf

1、介孔碳材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及性能，使其研究與應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，但是其孔徑較小且載酶量少、酶易脫落等，使得介孔碳應(yīng)用于酶生物傳感器的研究亟待發(fā)展。漆酶(Lac)生物傳感器具有靈敏、快速、簡便和準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，是檢測酚類等污染物質(zhì)重要的方法。論文從提高介孔碳的電化學(xué)活性和酶傳感器的穩(wěn)定性著手，對介孔碳進(jìn)行改性，合成了摻雜氮原子的介孔碳N-OMC，以及以環(huán)氧樹脂為碳源的介孔碳與聚苯胺的復(fù)合材料EOMC/PAn，通過低溫N2吸附-脫附、透射、紅外、紫外

2、、XRD、電化學(xué)測試等對其進(jìn)行研究；并將其分別用于固定化漆酶，構(gòu)建綜合性能良好的直接電化學(xué)傳感器，拓展其在環(huán)境微分析等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　 本文以SBA-15為模板，廉價(jià)易得的苯胺為碳源，制備了具有均一的二維有序六角介孔結(jié)構(gòu)的摻雜氮原子的有序介孔碳(N-OMC)。低溫N2吸附-脫附測試說明該材料具有較大的比表面積、孔容以及孔徑分布范圍較窄。研究結(jié)果表明，由于氮原子的引入，同時(shí)聚苯胺可以為介孔碳壁中形成的片狀石墨提供大量的苯環(huán)，在

3、低溫下即可形成高度石墨化的介孔碳，進(jìn)而提高了材料的電活性。電化學(xué)表征證明摻雜氮原子的介孔碳的電催化活性相比純介孔碳明顯增大。
　　 本文首次以N-OMC作為固定化漆酶的載體，并借助生物相容性和成膜性好的聚乙烯醇(PVA)構(gòu)建了漆酶生物傳感器。N-OMC修飾Lac電極催化鄰苯二酚是一電子一質(zhì)子的表面控制準(zhǔn)可逆過程。在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下，與以葡萄糖為碳源的GOMC相比，N-OMC構(gòu)建的漆酶傳感器表現(xiàn)出更好的綜合性能，其對底物鄰苯二酚的

4、選擇靈敏度(0.09659μM，n=26)、表觀米氏常數(shù)KqppM(6.4293μM)、檢測限(0.159μM，S/N=3)相比已經(jīng)報(bào)道的結(jié)果都得到了明顯的改善：N-OMC中較高電負(fù)性的氮原子可以與帶負(fù)電荷的漆酶更好的結(jié)合，使得漆酶傳感器的重復(fù)性和穩(wěn)定性得到明顯的提高。
　　 采用海因環(huán)氧樹脂為碳源制備了EOMC，將其與苯胺通過電化學(xué)聚合得到復(fù)合材料EOMC/PAn，EOMC上的π電子與聚苯胺中的π電子通過7π-π非共價(jià)鍵作用相