【摘 要】
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通过酸化碳纳米管(CNTs)和β-环糊精(β-CD)之间的范德华力作用,实现CNTs的-CD功能化.β-CD具有内腔疏水、外壁亲水的环状结构,其内腔容易与二茂铁(Fc)形成稳定的主客体包合
【机 构】
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湖南大学化学化工学院化学生物传感与计量学国家重点实验室 长沙410082;湖南有色金属研究院 长沙410015
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通过酸化碳纳米管(CNTs)和β-环糊精(β-CD)之间的范德华力作用,实现CNTs的-CD功能化.β-CD具有内腔疏水、外壁亲水的环状结构,其内腔容易与二茂铁(Fc)形成稳定的主客体包合结构,实现Fc在碳纳米管上的高效固载；再将CNTs-β-CD-Fc复合物与葡萄糖氧化酶(GOD)混合,采用戊二醛实现酶分子间的交联,形成GOD/CNTs-β-CD-Fc复合物,然后将其涂覆到玻碳电极(GC)上,得到一种新型的酶生物燃料电池阳极(GOD/CNTs-β-CD-Fc/GC).采用同步热分析法、傅里叶变换红外光谱和透射电子显微镜对所制备的CNTs-β-CD-Fc复合物进行了表征,采用循环伏安法研究了GO D/CNT s-β-CD-F c/GC电极对葡萄糖氧化的催化性能.结果表明:在同等实验条件下,没有固载Fc的GOD/CNTs-β-CD/GC电极基本无催化电流,而GOD/CNT s-β-CD-Fc/GC电极表现出比GOD/CNTs-Fc/GC电极更为优越的电催化性能.进一步以GOD/CNTs-β-CD-Fc/GC电极或GOD/CNTs-Fc/GC电极为酶阳极,商用催化剂E-TEK Pt/C电极(E-TEKPt/C/GC)为阴极,构建葡萄糖/氧气生物燃料电池(EBFC),结果表明前者的最大功率密度(33 μW·cm-2,0.18 V)几乎是后者的三倍(11.7 μW·cm-2,0.16 V).通过记录开路电位随时间的变化研究了EBFC的稳定性,以GOD/CNTs-β-CD-Fc/GC电极为阳极的EBFC在连续工作9h后仍保留了92％的开路电位,表明该电池具有良好的连续工作稳定性.我们提出的这种新型生物燃料电池阳极的构造方法,为构建高性能、高稳定性的葡萄糖/氧气EBFC提供了新的思路.
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