全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用:99美元

查看量下载量

相关文章

更多...
化学学报  2013 

一种新型酶生物燃料电池阳极构建及性能研究

DOI: 10.6023/A13030285, PP. 1154-1160

Keywords: 碳纳米管,二茂铁,β-环糊精,葡萄糖氧化酶,生物燃料电池

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

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β-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GOD/CNTs-β-CD-Fc/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/CNTs-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-TEKPt/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(33μW·cm-2,0.18V)几乎是后者的三倍(11.7μW·cm-2,0.16V).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.

References

[1]  Backhaus, T; Faust, M. Environ. Sci. Technol. 2012, 46(5), 2564-2573.
[2]  Vacchi, F. I.; Albuquerque, A. F.; Vendemiatti, J. A.; Morales, D. A.; Ormond, A. B.; Freeman, H. S.; Zocolo, G. J.; Zanoni, M. V. B.; Umbuzeiro, G. Sci. Total Environ. 2013, 442, 302-309.
[3]  Spurgeon, D. J.; Jones, O. A. H.; Dorne, J. L. C. M.; Svendsen, C.; Swain, S.; Sturzenbaum, S. R. Sci. Total Environ. 2010, 408(18), 3725-3734.
[4]  Dominguez-Cortinas, G.; Diaz-Barriga, F.; Isabel Martinez-Salinas, R.; Cossío, P.; Nelinho Pérez-Maldonado, I. Environ. Sci. Pollut. Res. 2013, 20(1), 351-357.
[5]  Berenbaum, M. J. Theor. Boil. 1985, 114, 413-431.
[6]  Cedergreen, N.; Christensen, A. M.; Kamper, A; Kudsk, P.; Mathiassen, S. K.; Streibig, J. C.; Sorensen, H. Environ. Toxicol. Chem. 2008, 27(7), 1621-1632.
[7]  Martin, H. L.; Svendsen, C.; Lister, L. J.; Gomez-Eyles, J. L.; Spurgeon, D. J. Environ. Toxicol. Chem. 2009, 28(1), 97-104.
[8]  Silva, E.; Rajapakse, N.; Scholze, M.; Backhaus, T.; Ermler, S.; Kortenkamp, A. Toxicol. Sci. 2011, 122(2), 383-394.
[9]  Porsbring, T.; Backhaus, T.; Johansson, P.; Kuylenstierna, M.; Blanck, H. Environ. Toxicol. Chem. 2010, 29(12), 2806-2813.
[10]  Bosgra, S.; van Eijkeren, J. C. H.; Slob, W. Crit. Rev. Toxicol. 2009, 39(5), 418-426.
[11]  Fischer, B. D. CNS Neurol. Disord. -Drug Targets 2011, 10(5), 529-535.
[12]  Abendroth, J. A.; Blankenship, E. E.; Martin, A. R.; Roeth, F. W. Weed Technol. 2011, 25(3), 436-446.
[13]  Backhaus, T.; Arrhenius, A.; Blanck, H. Environ. Sci. Technol. 2004, 38(23), 6363-6370.
[14]  Backhaus, T.; Faust, M.; Scholze, M.; Gramatica, P.; Vighi, M.; Grimme, L. H. Environ. Toxicol. Chem. 2004, 23(2), 258-264.
[15]  Liu, S. S.; Zhang, J.; Zhang, Y. H.; Qin, L. T. Acta Chim. Sinica 2012, 70, 1511. (刘树深, 张瑾, 张亚辉, 覃礼堂. 化学学报, 2012, 70, 1511.)
[16]  Liu, S. S.; Song, X. Q.; Liu, H. L.; Zhang, Y. H.; Zhang, J. Chemosphere 2009, 75, 381.
[17]  Wang, L. J.; Liu, S. S.; Yuan, J.; Liu, H. L. Chemosphere 2011, 84, 1440.
[18]  Rylee, P. D.; Stahlhut, R. W.; Ponzi, D.; vom Saal, F. S.; Taylor, J. A. Reprod. Toxicol. 2012, 34(4), 614-621.
[19]  Andrade, A. J. M.; Grande, S. W.; Talsness, C. E.; Gericke, C.; Grote, K.; Golombiewski, A.; Sterner-Kock, A.; Chahoud, I. Toxicology 2006, 227(3), 185-192.
[20]  Zhu, X. W.; Liu, S. S.; Qin, L. T.; Chen, F.; Liu, H. L. Ecotox. Environ. Safety 2013, 89, 130-136.
[21]  Conolly, R. B.; Lutz, W. K. Toxicol. Sci. 2004, 77, 151-157.
[22]  Jenkins, S.; Wang, J.; Eltoum, I.; Desmond, R.; Lamartiniere, C. A. Environ. Health. Perspect 2011, 119, 1604-1609
[23]  Vandenberg, L. N.; Colborn, T.; Hayes, T. B.; Heindel, J. J.; Jr, D. R. J.; Lee, D. H.; Shioda, T.; Soto, A. M.; vom Saal, F. S.; Welshons, W. V.; Zoeller, R. T.; Myers, J. P. Endocr. Rev. 2012, 33, 378-455.
[24]  Silva, E.; Rajapakse, N.; Kortenkamp, A. Environ. Sci. Technol. 2002, 36(8), 1751-1756.
[25]  Faust, M.; Altenburger, R.; Backhaus, T.; Blanck, H.; Boedeker, W.; Gramatica, P.; Hamer, V.; Scholze, M.;Vighi, M.; Grimme, L. H. Aquat. Toxicol. 2001, 56(1), 13-32.
[26]  Ge, H. L.; Liu, S. S.; Zhu, X. W.; Liu, H. L.; Wang, L.J. Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 1623.
[27]  Loewe, S. Arzneimittelforschung 1953, 3, 285-290
[28]  Berenbaum, M. C. Adv. Cancer Res. 1981, 35, 269-335.
[29]  Tallarida, R. J. J. Pharmacol. Exp. Therap. 2006, 319(1), 1-7.
[30]  Rodea-Palomares, I.; Petre, A. L.; Boltes, K.; Leganes, F.; Perdigon-Melon, J. A.; Rosal, R.; Fernandez-Pinas, F. Water Res. 2010, 44(2), 427-438.
[31]  Sorensen, H.; Cedergreen, N.; Skovgaard, I. M.; Streibig, J. C. Environ. Ecol. Stat. 2007, 14(4), 383-397.
[32]  Zhu, X. W.; Liu, S. S.; Ge, H. L.; Liu, Y. China Environ. Sci. 2009, 29(2), 113-117. (朱祥伟, 刘树深, 葛会林, 刘堰. 中国环境科学, 2009, 29(2), 113-117.)
[33]  Baldwin, W. S.;, Roling, J. A. Toxicol. Sci. 2009, 107(1), 93-105.
[34]  Cedergreen, N.; Christensen, A. M.; Kamper, A.; Kudsk, P.; Mathiassen, S. K.; Streibig, J. C.; Sorensen, H. Environ. Toxicol. Chem. 2008, 27(7), 1621-1632.
[35]  Wang, Z.; Chen, J. W.; Huang, L. P.; Wang, Y.; Cai, X. Y.; Qiao, X. L.; Dong, Y. Y. Chemosphere 2009, 74(5), 735-740.
[36]  Ermler, A. J.; Spurgeon, D. J.; Svendsen, C.; Griffin, J. L.; Swain, S. C.; Sturzenbaum, S. R.; Jones, O. A. H. Ecotoxicology 2012, 21(5), 1436-1447
[37]  Christen, V.; Crettaz, P.; Oberli-Schraemmli, A.; Fent, K. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012, 259(2), 169-176
[38]  Ermler, S.; Scholze, M.; Kortenkamp, A. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2011, 257(2), 189-197
[39]  Zhang, Jin.; Liu, S. S.; Zhang, J.; Qin, L. T.; Deng, H. P. J. Hazard. Mater. 2012, 239-240, 102-109.
[40]  Backhaus, T.; Scholze, M.; Grimme, L. H. Aquat. Toxicol. 2000, 49(1-2), 49-61
[41]  Altenburger, R.; Backhaus, T.; Boedeker, W.; Faust, M.; Scholze, M.; Grimme, L. H. Environ. Toxicol. Chem. 2000, 19(9), 2341-2347.
[42]  Backhaus, T.; Altenburger, R.; Boedeker,W.; Faust, M.; Scholze, M.; Grimme, L. H. Environ. Toxicol. Chem. 2000, 19(9), 2348-2356。
[43]  Olmstead, A. W.; LeBlanc, G. A. Aquat. Toxicol. 2005, 75(3), 253-262.
[44]  Mo, L. Y.; Liu, S. S.; Liu, H. L. China Environ. Sci. 2008, 28(4), 334- 339. (莫凌云, 刘树深, 刘海玲. 苯酚与苯胺衍生物对发光菌的联合毒性. 中国环境科学, 2008, 28(4), 334- 339.)
[45]  Altenburger, R.; Nendza, M.; Schuurmann, G. Environ. Toxicol. Chem. 2003, 22(8), 1900-1915.
[46]  Ge, H. L.; Liu, S. S.; Liu, F. Asian J. Ecotoxicol. 2006, 1(4), 295 -302. (葛会林, 刘树深, 刘芳. 多组分苯胺类混合物对发光菌的抑制毒性. 生态毒理学报, 2006, 1(4), 295 -302.)
[47]  Payne, J; Rajapakse, N; Wilkins, M; Kortenkamp, A. Environ. Health Perspect. 2000, 108(10), 983-987.
[48]  Song, X. Q.; Liu, S. S.; Liu, H. L.; Ge, H. L. Asian J. Ecotoxicol. 2008, 3(3), 237-243. (宋晓青, 刘树深, 刘海玲, 葛会林. 部分除草剂与重金属混合物对发光菌的毒性. 生态毒理学报, 2008, 3(3), 237-243.)
[49]  Villa, S.; Migliorati, S.; Monti, G. S.; Vighi, M. Ecotoxicol. Environ. Safety 2012, 86, 93-100.
[50]  Barata, C.; Fernandez-San Juan, M.; Feo, M. L.; Eljarrrat, E.; Soares, A. M. V. M.; Barcelo, D.; Baird, D. J. Environ. Sci. Technol. 2012, 46(17), 9663-9672.
[51]  Neuwoehner, J.; Fenner, K.; Escher, B. I. Environ. Sci. Technol. 2009, 43(17), 6830-6837.

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133