直接甲醇燃料电池电化学性能

以Pt-Ru/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂,自制了膜电极,并组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)以及测试系统.通过稳态电流-电压极化曲线法,研究了甲醇流量、甲醇浓度、甲醇温度以及空气增湿温度对DMFC电化学性能的影响.研究结果表明,在电池温度为25 ℃以及阴极为自然空气的条件下,当DMFC输出电压为0.22 V时,其输出电流密度和峰值功率密度分别可以达到68 Ma·cm-2和14.8 Mw·cm-2,且各因素对电池性能存在着明显的影响.实验的最佳运行工艺参数:甲醇流量为2 Ml·min-1,甲醇浓度为2 mol·L-1,甲醇温度为30 ℃,空气增湿温度为40～60 ℃.     

酪氨酸酶和漆酶的直接电化学研究

首次报道了吸附在活性炭表面的酪氨酸酶(Tyr)和漆酶(Lac)能进行准可逆的直接电化学反应，并保持对氧还原的电催化作用．本文所用的固定酶的方法具有简单、易于操作和酶活性保持良好等优点，可用于研究氧化还原蛋白质和酶的直接电化学和用于制备生物燃料电池的催化剂．     

中温质子传导膜H2S燃料电池电极催化剂

研究了基于三相边界层理论设计的中温质子传导膜H2S燃料电池的阳极与阴极催化剂.考察了3种阳极催化剂Pt、MoS2及复合金属硫化物(MoS2/N iS)电化学氧化硫化氢的性能和在硫化氢环境下的化学稳定性,发现MoS2和复合MoS2/N iS催化剂比Pt具有更好的催化活性,但MoS2在温度超过450℃时会升华,而含有Mo和过渡金属N i的复合MoS2/N iS催化剂在操作条件下很稳定.文中还研究了两种阴极催化剂Pt与复合N iO催化剂的电化学性能,发现复合N iO催化剂比Pt电极具有更低的过电位和更好的电化学性能;虽然复合电极的导电性比Pt差些,但是这一问题可以通过在电极中掺杂10%的Ag粉解决.由H2S、(MoS2 N iS Ag 电解质 淀粉)/Li2SO4-A l2O3/(N iO Ag 电解质 淀粉)、空气构成的燃料电池在101.13 kPa和600~680℃下的电化学特性研究表明,电池最大输出电流密度和功率密度在680℃时分别达到240mA/cm2和70mW/cm2.     

异型Ti电极直接乙醇燃料电池的制备与性能

采用Pt/C作为阴极催化剂,PtRu/C作为阳极催化剂,Nafion115和Nafion液涂覆膜作为质子交换膜,管状Ti丝(管)和平板式Ti网作为制备异型直接乙醇燃料电池的阴极和阳极的载体材料,制备管状阴极和平板阳极.观察了异型阴极和阳极的组织和结构,并通过单电池试验,研究了异型电极对直接乙醇燃料电池(DEFCs)性能的影响.结果表明,管状阴极涂覆的Nafion膜均匀一致,阳极催化剂与Ti网的结合能力较强,较高的O2流量有利于提高DEFCs单电池的性能,当膜载量达到25.0 mg/cm2以上时,会提高DEFCs单电池阻抗,当膜载量小于20.2 mg/cm2时,电池的使用寿命大大降低.     

基于还原氧化石墨烯/普鲁士蓝-壳聚糖纳米复合物的高灵敏葡萄糖生物传感器研究

在电沉积制备普鲁士蓝-壳聚糖(PB-CS)膜修饰金电极的基础上,引入新型纳米材料还原氧化石墨烯(RGO),固定葡萄糖氧化酶(GOD),构建基于RGO/PB-CS纳米复合材料的葡萄糖生物传感器。结果表明,由于RGO独特的物理化学性质以及RGO与PB之间的协同作用,大大提高了此传感器的工作性能。在0.0V工作电位下,该传感器具有较高的灵敏度(65.3μA·(mmol/L)-1·cm-2)和较低的检测限(6μmol/L)。传感器具有较小的表观米氏常数(1.43mmol/L),表明该固定酶对葡萄糖具有较高的亲和力。     

生物功能电极(Ⅳ)PP/GOD电极的电化学行为

利用电化学固定化方法制备聚毗咯/葡萄糖氧化酶膜电极(PP/GOD),并研究其电化学行为,在除氧的磷酸盐缓冲溶液中经不同极化处理后的PP/GOD电极在循环伏安图上表现出不同电流峰,归因于聚吡咯电极氧化态的转变,GOD的存在引起PP/GOD电极与聚吡咯电极伏安行为的差异,讨论了PP/GOD电极对葡萄糖的响应性能,指出聚吡咯的完全氧化态PP~(++)可能参与酶反应中的氧还原过程。     

电化学预处理玻碳电极上葡萄糖氧化酶的直接电子传递

报道了葡萄糖氧化酶(GOD)在电化学预处理的玻碳(GC)电极上的电化学行为。GC电极经过高电位阳极氧化,随后反复循环扫描的预处理,可使GOD的吸附能力大为提高,吸附GOD与该电极的直接电子传递近乎可逆。讨论了电化学预处理增强GOD吸附及直接电子传递的可能因素。     

含纳米Au粒子的生物电极的制备及其生物电催化性能研究

以壳聚糖为模板,采用柠檬酸为还原剂,通过原位负载方法制备了含有金(Au)纳米粒子的壳聚糖/Au/葡萄糖氧化酶(GOD)复合生物电极.利用扫描电镜对该生物电极的结构进行表征,结果显示Au纳米粒子的平均粒径为15nm,均匀分布于壳聚糖膜内.将该复合电极用于葡萄糖的检测,结果发现GOD在复合膜中具有良好的生物催化活性,对葡萄糖有快速灵敏的响应,线性范围为0～30mmol·L-1,线性相关系数大于0.9988,检出限为32μmol·L-1(S/N=3).     

单室直接微生物燃料电池性能影响因素分析

利用构建的单室微生物燃料电池,进行了阴极板中铁离子浓度、阳极底物、底物浓度及阳极板面积对单室直接微生物燃料电池性能影响的研究.结果表明:在其它条件相同的情况下,随着阴极电极板中Fe3 含量的增加,电池负载输出电压随之提高;不同底物的阳极反应,随着产生的电子和质子数的提高,电量随之增大;输出电压亦随底物浓度的增加而提高,但底物葡萄糖的浓度饱和值为0.72g/L;增加阳极板数量加大阳极比表面积,更多的微生物吸附在阳极电极上传递电子,电池输出电压与阳极板数量不成倍数关系.此研究为单室微生物燃料电池的应用提供了理论依据.     

Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池的性能

以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层,通过在其外表面包裹Nafion 117膜制得管状异型阴极并组装成异型直接乙醇燃料电池,采用水热乙二醇制备了适用于直接乙醇燃料电池的阳极电催化剂,并通过XRD,TEM和EDS等技术对其进行了表征.采用线性循环伏安曲线、交流阻抗等测试手段,对Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池进行了性能测试,并考察了温度、氧气流量等对电池极化性能的影响.结果表明:异型电池阻抗大于传统的平板电池,但其活化后电池阻抗明显下降;较高的氧气流量和较高的工作温度有利于提高电池性能;60℃条件下,Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池功率密度达到8.5 mW·cm-2.     

苯胺的电聚合及其酶固定化条件的研究

本文探索了适合电化学方法固定葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）的苯胺电聚合条件．通过比较不同实验条件下电极上固定的酶活力和测定电化学方法固定ＧＯＤ的聚苯胺膜修饰铂金电极（ＧＯＤ－ＰＡｎ／Ｐｔ电极）对葡萄糖浓度的响应特性，讨论了酶在聚苯胺膜内固定的机理．     

氧化还原蛋白质在海藻酸钠溶液中的直接电子转移

将血红蛋白（Hb）、葡萄糖氧化酶（GOD）溶解在海藻酸钠（SA）溶液中，GOD和Hb均能在裸的玻碳电极（GCE）上发生有效和稳定的直接电子转移反应。实验结果表明，在海藻酸钠溶液中，GOD（pH=5．0）和Hb（pH=7．0）分别在裸的GCE上有一对很好的几乎对称的氧化还原峰；其式量电位（E°′）分别为一0．406V和～0．413（vs．Ag／AgCl），且不随扫速而变。GOD和Hb分别在裸的GCE表面直接电子转移的表观速率常数ks分别是（1．46±0．62）s^-1和（1．36±0．50）s^-1，在298K，其吉布斯自由能（△G）分别是79．35kJ·mol^-1和37．49kJ·mol^-1对葡萄糖和H2O2的电催化实验表明，海藻酸钠溶液形成了GCE与GOD或Hb之间实现“软接触”的生物环境，保持了Hb和GOD的生物和电化学活性。     

Immobilization and direct electrochemistry of copper-containing enzymes on active carbon

Two typical and important copper-containing enzymes, laccase (Lac)and tyrosinase (Tyr), have been immobilized on the surface of active carbon with simple adsorption method. The cyclic voltammetric results indicated that the active carbon could promote the direct electron transfer of both Lac and Tyr and a pair of well-defined and nearly symmetric redox peaks appeared on the cyclic voltammograms of Lac or Tyr with the formal potential, E^0‘,independent on the scan rate. The further experimental results showed that the immobilized copper-containing oxidase displayed an excellent electrocatalytic activity to the electrochemical reduction of 02. The immobilization method presented here has several advantages, such as simplicity, easy to operation and keeping good activity of enzyme etc., and could be further used to study the direct electrochemistry of other redox proteins and enzymes and fabricate the catalysts for biofuel cell.     

聚合膜固定葡萄糖氧化酶及酶活性分析

采用电化学石英晶振阻抗分析法,测定了中性缓冲溶液中葡萄糖氧化酶在去甲肾上腺素电氧化聚合膜中固定化酶的量;并结合安培法,定量检测了固定化酶(ESAi)和游离酶(ESAn)的比活性以及固定化酶相对于游离酶的酶相对比活性(ERA)。另外,采用扫描电化学显微镜(SECM)监测了酶电极检测电位下"泄漏"H2O2的氧化电流,并分析该泄漏电流的存在可能是引起酶电极ERA偏低的重要原因。     

葡萄糖氧化酶在管状空心SiO2载体上的固定化

以针状CaCO₃为无机模板，制作成新型固定化材料管状空心SiO₂载体，用来固定葡萄糖氧化酶(GOD).研究了pH值，温度和载体与GOD的配比等对固定化酶活的影响。所得的最佳工艺条件为：最佳载体和游离酶配比为0.6g/mL;固定化酶的最适pH值为5.2;最佳反应温度为32℃.和游离酶相比无论操作性还是稳定性都有提高。     

吡喃糖氧化酶电极对葡萄糖和木糖的响应特征

采用戊二醛交联方法,将葡萄糖氧化酶(GOD)和吡喃糖氧化酶分别固定在醋酸纤维素载体膜上,制备电流型电化学酶电极。在SBA双电极分析仪器上安装葡萄糖氧化酶电极和吡喃氧化糖氧化酶电极,分别对不同浓度的葡萄糖、木糖及葡萄糖木糖混合样品进行测试,以葡萄糖氧化酶电极为对照,研究吡喃糖氧化酶电极对葡萄糖、木糖的响应特征。结果表明,吡喃糖酶电极对葡萄糖和木糖都具有良好的响应特征。葡萄糖测定的精密度（RSD）为1.10%（n=10）,在10~1 000 mg/L范围内有良好的线性相关性（R=0.999 0）;木糖测定的RSD为0.80%（n=10）,在10~1 600 mg/L范围内有较好的线性相关性（R=0.999 8）;在葡萄糖木糖混合液测定时,吡喃糖氧化酶电极呈现明显的双底物催化特征,在一定的浓度范围内,对葡萄糖和木糖的响应具有线性相关性。     

红外光谱对苯胺的电聚合及其酶固定分析

应用红外光谱和扫描电镜配合进行苯胺在铂金电极上的电聚合及其葡萄糖氧化酶固定化实验条件的探索⒚实验结果表明,高氯酸根阴离子掺杂的膜经过阴极化去杂后再固定酶,可以提高电极对葡萄糖响应的灵敏度和稳定性⒚     

葡萄糖氧化酶在丝素膜中的固定化及其性能和应用于生物传感器(英文)

应用二种中性盐溴化红和氯化钙作为溶解蚕丝丝素的试剂,制成了二种固定化葡萄糖氧化酶丝素膜。经酶比色法和红外分光光度法分析,结果表明这二种丝素膜都是良好的固定化酶的生物材料。葡萄糖氧化酶经这些丝素膜固定以后对热和pH稳定性得到明显改良。这些酶膜性能稳定,具有高的活性得率,能长期存放。以这些固定化葡萄糖氧化酶丝素膜和氧电极为基础,研制的流动注射分析式电流型葡萄糖生物传感器性能较稳定,具有较宽的葡萄糖线性响应范围(0.5～15.0mmol/L),相关系数为0.999,可以反复测定葡萄糖一千次以上。