高分子聚合物-多壁碳纳米管复合物固定漆酶和其在玻碳电极上的直接电子迁移.pdf

第２９卷 第６期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２９Ｉｓｓ．６ ２０１２年６月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊｕｎｅ２０１２ 高分子聚合物多壁碳纳米管复合物固定漆酶及其 在玻碳电极上的直接电子转移  曾　涵 　 龚兰新 （新疆师范大学化学化工学院　乌鲁木齐８３００５４） 摘　要　采用不同结构的高分子聚合物与纯化的多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）共混的方法，制备得到聚合物非共 价功能化多壁碳管复合物，测定了这些载体对漆酶（ｌａｃ）的担载量、固定漆酶的比活力及稳定性。以固定漆酶 的复合物修饰玻碳（ＧＣ）电极后，采用循环伏安法研究这些电极在无氧磷酸盐缓冲液（ＰＢＳ）中的直接电化学 行为及催化氧还原活力，粗略地测定了固定漆酶与电极间电子转移的速率常数。实验结果表明，当聚合物中 含亲漆酶基团或能与漆酶活性中心发生相互作用的官能团时利于直接电子转移，而且复合物固定漆酶保持 了游离漆酶的天然构象。这些电极中，ｌａｃ／ＮＩＰＡＭｃｏＢＰＣＰＭＷＣＮＴｓ／ＧＣ（ＮＩＰＡＭｃｏＢＰＣＰ：Ｎ烯丙基１苯甲 酰基３苯基４，５２Ｈ４甲酰胺基吡唑ｃｏＮ异丙基丙烯酰胺）在无氧 ＰＢＳ中发生直接电子转移的式电位 －１ （６０５ｍＶ）更接近漆酶活性中心的式电位（５８０ｍＶ），具有较快的异相电子转移速率（０７２６ｓ ），较高的漆酶 担载量（１０３５ｍｇ／ｇ）和固定漆酶比活力（１６８Ｕ／ｍｇ），较高的催化氧还原能力（氧还原起始电位８２０ｍＶ，在 ６５０ｍＶ时的催化峰电流为８５５ Ａ）以及良好的重复使用性和长期使用性。 μ 关键词　漆酶，多重壁碳纳米管，高分子聚合物，玻碳电极，直接电子转移 中图分类号：Ｏ６２９．８　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１２）０６０６８２０９ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１２．００２８８ 漆酶（ｌａｃ）由于具有较强的催化特异性，较正的活性中心式电位以及较高的催化效率成为酶燃料电 ［１４］ 池阴极催化剂的最佳选择之一 。但与其它氧化还原酶一样，由于酶的活性中心被不导电的蛋白质骨 架包覆加上漆酶特有的高度糖基化环境，使酶活性中心难以实现酶电极间的电子直接转移。实现酶电 极间电子导通的方法有：使用电子媒介体促进酶电极间电子导通，这种媒介体一般具有亲漆酶基团而 ［５］ ［６］ 且能可逆地在电极上反应，比如单羧基二茂铁 、二羟甲基二茂铁 和２，２′偶氮双（３乙基苯并噻唑 ［７］ 啉６磺酸）二铵盐（ＡＢＴＳ） 等，但使用电子媒介体会提高电极过电位，从而降低燃料电池的输出能 ［１，８］ 量 ；由于目前尚未见到漆酶活性中心被整体从酶分子中取出并在电极表面重构的实例，故无法像葡 ［９１０］ 萄糖氧化酶那样使用去辅基酶在功能化电极表面重构的方法实现酶电极间电子直接转移 。但目前 已有相当多的方法可实现玻碳（ＧＣ）电极上漆酶电极间的直接电子转移，已报道的固酶载体有：纳米多 ［１１］ ［１２］ 孔金 、亲水亲油两性高分子非共价功能化多壁碳纳米管 、导电聚合物偶联树枝型聚合物包覆纳米 ［１３］ ［１４］ ［１５］ 粒子 、具有多孔疏水结构的碳基气凝胶 以及单壁碳纳米角修饰碳纤维微电