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有序介孔材料具有高的比表面积、有序的孔道结构、均一的孔径分布以及良好的生物相容性等特点,本论文主要以有序介孔碳和有序介孔二氧化钛为载体材料,分别构造有序介孔碳和有序介孔二氧化钛修饰电极,研究其对生物小分子(如尿酸、抗坏血酸和多巴胺)的电催化和对生物大分子(如血红蛋白)的直接电化学行为,为进一步揭示生物分子氧化还原电子转移反应的机理以及生物分子电催化反应机理和研制新型生物传感器提供理论和应用依据。本论文研究工作主要包括以下几个方面:
1 以SBA-15为模板反向复制合成了有序介孔碳,系统表征了有序介孔碳的结构和电化学特性。并且利用制备的有序介孔碳修饰电极对多巴胺和抗坏血酸电催化氧化行为进行了研究。研究结果表明,有序介孔碳显示了快速的电子传递能力,有序介孔碳修饰电极能很好地促进生物分子(多巴胺、抗坏血酸)的电子转移和高电催化活性,并且在高浓度的抗坏血酸存在下能够实现多巴胺和抗坏血酸有效的电分离,其氧化峰电位差(△E<,P>)为210mV,进行定量检测多巴胺。有序介孔碳修饰电极优良的电化学特性主要归功于有序介孔碳表面存在大量暴露的边缘缺陷位点和含氧功能团。
2 采用循环伏安法研究了尿酸和抗坏血酸及其混合体系在有序介孔碳修饰电极上的电化学行为。结果表明,相对于裸玻碳电极,抗坏血酸和尿酸在该修饰电极上的氧化峰电流增加,氧化峰电位明显负移,而且二者的氧化峰电位差(△E<,P>)约为380mV。说明该修饰电极对UA和AA具有良好的电催化作用,并且在高浓度的抗坏血酸存在下,对尿酸有较好地选择性电化学响应。
3 以有序介孔二氧化钛为生物载体构建血红蛋白.介孔二氧化钛修饰电极。紫外可见和红外光谱表明,以介孔TiO<,2>作为固定载体可以有效的吸附血红蛋白,且在吸附过程中很好的保持了蛋白质的天然二级结构。循环伏安实验表明该修饰电极能够较好地促进血红蛋白电子传递,实现了蛋白质的直接电化学,并且对过氧化氢和亚硝酸具有良好电催化作用。