本文關(guān)鍵詞：漆酶催化電化學(xué)聚合改性電極的方法研究

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【摘要】：生物電化學(xué)系統(tǒng)(bioelectrochemical system,簡(jiǎn)稱BES)因其綠色可再生的優(yōu)點(diǎn)引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注,是一種新興的利用微生物將廢水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。然而其產(chǎn)電功率低,這很大程度上制約了BES在實(shí)際污水處理中的應(yīng)用。產(chǎn)電功率密度低很可能是由于陽極電子傳遞速率緩慢的影響。對(duì)陽極進(jìn)行改性是增大陽極電子傳遞速率的重要途徑。導(dǎo)電聚合物改性陽極電極可以增大電極的電化學(xué)性能,生物相容性,表面粗糙度等,使生物電化學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)電能力顯著增加。因此,陽極電極改性一直是生物電化學(xué)系統(tǒng)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文在電聚合苯胺對(duì)石墨氈電極改性的基礎(chǔ)上,探索了漆酶作為催化劑在聚合過程中的重要作用。紅外和拉曼的結(jié)果表明,在漆酶存在的條件下,聚苯胺在pH值等于3.6的條件下被成功負(fù)載到了石墨氈電極表面(Lac.-PANi/GF),利用循環(huán)伏安(Cyclic voltammetry, CV)證明改性后電極的電化學(xué)性能得到了極大的提高,掃描電鏡(Scanning electron microscopy, SEM)觀察改性后電極表面形態(tài)的變化發(fā)現(xiàn)聚合物明顯增厚。在BES中應(yīng)用時(shí),Lac./PANi/GF的最大功率密度達(dá)314.55 mW m-2,遠(yuǎn)大于僅電聚合苯胺改性電極(PANi/GF)的最大功率密度186.41 mW m-2,以上結(jié)果說明漆酶可以在電化學(xué)聚合苯胺的過程中起到了催化作用。聚苯胺/氧化石墨烯(PANi/GO)復(fù)合物改性BES陽極電極可以極大地增大電極的比表面積和電化學(xué)特性,電組裝聚苯胺/氧化石墨烯(PANi/GO)復(fù)合物已見報(bào)道,研究漆酶對(duì)電化學(xué)的催化作用對(duì)PANi/GO復(fù)合物改性電極的影響十分必要。本文研究漆酶催化電化學(xué)組裝PANi/GO復(fù)合物改性電極的性能優(yōu)化及其在BES中的應(yīng)用。在電極表面負(fù)載的物質(zhì)由掃描電鏡,傅里葉紅外光譜、拉曼光譜確定其負(fù)載程度和成分,CV曲線證明用該方法制備的電極Lac.-PANi/GO/GF電化學(xué)性能顯著提高,極化曲線和輸出功率曲線證明Lac.-PANi/GO/GF具有更優(yōu)良的產(chǎn)電性能(最大功率密度達(dá)755.95 mWm-2)。與不加漆酶的對(duì)照反應(yīng)相比,漆酶的存在可以使更多的氧化石墨烯附著在電極表面,且聚合反應(yīng)條件更溫和,反應(yīng)速率更快,反應(yīng)程度更徹底。這種溫和的反應(yīng)條件,高的負(fù)載率,優(yōu)良的電化學(xué)性能、粗糙度和生物相容性都意味著漆酶催化電聚合苯胺／氧化石墨烯復(fù)合物對(duì)石墨氈改性在生物電化學(xué)系統(tǒng)中具有廣闊的前景。
【關(guān)鍵詞】：漆酶 電聚合 苯胺 氧化石墨烯 石墨氈電極 電極改性
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 生物電化學(xué)體系的提出11
• 1.1.2 生物電化學(xué)系統(tǒng)概述11-13
• 1.2 BES陽極的研究13-16
• 1.2.1 陽極電極基礎(chǔ)材料的選擇13-14
• 1.2.2 電極材料的表面處理14
• 1.2.3 電極的改性14-16
• 1.3 漆酶催化氧化的研究16-17
• 1.3.1 漆酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)16
• 1.3.2 漆酶的催化機(jī)理16-17
• 1.3.3 漆酶在催化導(dǎo)電聚合物聚合的應(yīng)用17
• 1.4 存在的問題17
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容和意義17-20
• 1.5.1 本課題的研究內(nèi)容17-19
• 1.5.2 本課題的研究意義19-20
• 2. 實(shí)驗(yàn)裝置與方法20-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與化學(xué)試劑20-21
• 2.2 材料的準(zhǔn)備和預(yù)處理21-23
• 2.2.1 Hummer法合成GO21-22
• 2.2.2 電極材料的預(yù)處理22
• 2.2.3 苯胺的預(yù)處理22-23
• 2.3 生物電化學(xué)系統(tǒng)的建立23
• 2.4 試劑的制備23-25
• 2.5 分析與檢驗(yàn)方法25-28
• 2.5.1 電極材料親水性測(cè)試25
• 2.5.2 電極改性材料表面變化檢測(cè)25-26
• 2.5.3 紅外光譜和拉曼光譜測(cè)試26
• 2.5.4 循環(huán)伏安法(Cyclic voltammetry,CV)26-27
• 2.5.5 極化曲線和功率密度曲線27
• 2.5.6 漆酶酶活的測(cè)定27-28
• 2.6 漆酶催化電化學(xué)聚合的條件優(yōu)化28-32
• 2.6.1 研究不同電壓對(duì)漆酶催化電化學(xué)聚合反應(yīng)的影響28-30
• 2.6.2 研究不同介體對(duì)漆酶催化電化學(xué)聚合反應(yīng)的影響30-31
• 2.6.3 漆酶對(duì)電流耐受性測(cè)試31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 3 漆酶催化電化學(xué)聚合苯胺提高BES陽極性能的研究33-40
• 3.1 漆酶催化電化學(xué)聚合苯胺改性電極的制備33-34
• 3.2 漆酶催化電化學(xué)聚合苯胺改性電極的表征34-36
• 3.2.1 電極親水性的改善34
• 3.2.2 電極表面結(jié)構(gòu)變化34-35
• 3.2.3 紅外和拉曼光譜35-36
• 3.2.4 CV曲線36
• 3.3 改性電極在BES中的應(yīng)用36-37
• 3.4 改性電極在BES性能表征37-39
• 3.4.1 極化曲線37
• 3.4.2 功率密度曲線37-38
• 3.4.3 在BES中測(cè)定其電化學(xué)性能38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 漆酶催化電化學(xué)聚合苯胺氧化石墨烯復(fù)合物(PANi/GO)提高BES陽極性能的研究40-50
• 4.1 漆酶催化電化學(xué)聚合PANi/GO改性電極的制備40-41
• 4.2 漆酶催化電化學(xué)聚合苯胺改性電極的表征41-44
• 4.2.1 電極親水性的改善41-42
• 4.2.2 電極表面結(jié)構(gòu)變化42
• 4.2.3 紅外和拉曼光譜42-43
• 4.2.4 CV曲線43-44
• 4.3 改性電極在BES中的應(yīng)用44
• 4.4 改性電極在BES性能表征44-46
• 4.4.1 極化曲線44-45
• 4.4.2 功率密度曲線45-46
• 4.4.3 在BES中測(cè)定其電化學(xué)性能46
• 4.5 漆酶催化電化學(xué)聚合PANi/GO的機(jī)理研究46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 5 結(jié)論與建議50-52
• 5.1 結(jié)論50-51
• 5.2 問題與建議51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-60
• 附錄60

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1 林仲華,謝軍;N-乙烯咔唑的電聚合[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1991年01期

2 胡自強(qiáng);苯胺在中性介質(zhì)中電聚合的研究[J];杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào);1994年03期

3 廖川平,孫世剛,周紹民,姚士冰;苯胺的無電聚合[J];北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年02期

4 蔡林濤，姚士冰，，周紹民;磁場(chǎng)對(duì)苯胺電聚合的影響[J];電化學(xué);1995年02期

5 蔡林濤．姚士冰，周紹民;表面活性劑對(duì)苯胺電聚合的影響[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);1996年02期

6 吳霞琴，曹大均，蔣慧雯;苯胺的電聚合及其酶固定化條件的研究[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年02期

7 吳少暉,張曦,陶映初,顧志忙;鋁-丙烯衍生物電聚合涂層的緩蝕性能和形貌機(jī)理研究[J];腐蝕與防護(hù);2000年06期

8 董平,周劍章,席燕燕,蔡成東,張彥,鄒旭東,黃懷國,吳玲玲,林仲華;聚苯胺納米管在陽極氧化鋁模板中電聚合的生長機(jī)理[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2004年05期

9 康天放,沈國勵(lì),俞汝勤;電聚合四氨基酞菁金屬配合物修飾的碘離子化學(xué)傳感器[J];五邑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年04期

10 胡自強(qiáng),李文清;葡萄糖氧化酶在苯胺中電聚合固定化[J];杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào);1999年06期

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1 傅迎春;陳超;謝青季;姚守拙;;水相懸濁液中二硫醇的化學(xué)預(yù)氧化-電聚合—鍋法研制酶膜用于高敏生物傳感[A];中國化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)分析化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

2 田利;周宥辰;邱瑾;孫世剛;;導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)與表面等離子體共振研究[A];中國化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2006年

3 王杰;徐友龍;孫偉;李厚剛;王風(fēng)雨;;堿性溶液的pH值對(duì)鉭電極上電聚合聚吡咯膜的影響[A];2004年中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

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1 惠娟;漆酶催化電化學(xué)聚合改性電極的方法研究[D];南京理工大學(xué);2016年

2 嚴(yán)校平;基于染料電聚合修飾的青霉素酶生物傳感器的研究[D];安徽工程大學(xué);2012年

3 張建蓉;苯胺在不銹鋼上電聚合及TiO_2對(duì)電聚合影響的研究[D];重慶大學(xué);2003年

4 劉權(quán);電聚合2，6-吡啶二甲醛膜電極的制備及其應(yīng)用研究[D];青島科技大學(xué);2010年

5 方忻生;常壓介質(zhì)阻擋放電聚合聚吡咯的研究[D];東華大學(xué);2006年

本文編號(hào)：702101