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本文以离子液体1—丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)和石蜡油的混合物为碳糊电极(CPE)黏和剂,固定酪氨酸酶(Tyrosinase),制备一种新型酪氨酸酶碳糊生物传感器(T—CPE—IL)。并在T—CPE—IL基础上加入海藻酸钠制备海藻酸钠—离子液体酪氨酸酶碳糊生物传感器(SA—T—CPE—IL),通过研究传统酪氨酸酶碳糊生物传感器(T—CPE)与所制备的新型传感器的电化学行为,探讨了离子液体对传感器电化学行为的影响,并对实际水样进行测定。
主要研究内容如下:
(1)离子液体—酪氨酸酶碳糊生物传感器的研制。当离子液体/(离子液体+石蜡油)=85%(w/w),酶/碳糊=7%(w/w)时,T—CPE—IL较T—CPE对邻苯二酚的响应灵敏度有明显提高,且电极响应快、稳定性好。在pH=6.5磷酸缓冲溶液为支持电解质中,利用循环伏安法和计时电流法研究了电极对邻苯二酚的有关电化学行为。结果表明,还原峰电流与扫描速度有良好的线性关系,Ipc=0.0016v+0.1955,R2=0.9910,说明该电极反应的过程为受表面控制的过程;电极的响应时间小于10s;邻苯二酚浓度在20μM~200μM范围内与峰电流的增加有很好的线性关系,检测限为3μM。
(2)离子液体在酪氨酸酶碳糊生物传感器中的作用机理研究。用傅立叶红外光谱法、计时库仑法、循环伏安法和交流阻抗法,考察了离子液体对酪氨酸酶构象、邻苯二酚的吸附行为及对电子转移速率的影响。实验表明,[BMIM]PF6对酪氨酸酶的二级结构产生了一定的影响。离子液体的加入改善了T—CPE的表面性能,使邻苯二酚在电极表面的吸附电量由2.08mc增至5.67mc,电子转移标准速率常数增加了约2个数量级,使电极反应的控制步骤由受电子转移控制转化为受扩散控制。
(3)海藻酸钠—离子液体酪氨酸酶碳糊电极(SA—T—CPE—IL)的研制。优化电极的组成,考察电极的分析特性,并比较SA—T—CPE—IL与T—CPE—IL的循环伏安和交流阻抗行为及海藻酸钠对电极电子转移的影响。结果表明,与T—CPE—IL相比,邻苯二酚在SA—T—CPE—IL上氧化还原过程的可逆性得到进一步改善,但由于海藻酸钠的不导电性,阻碍了电子转移,使电极过程由受扩散控制转化为受电子转移控制。邻苯二酚浓度在80μM~400μM范围内与峰电流的增加有很好的线性关系。
(4)比较了T—CPE—IL与SA—T—CPE—IL对邻苯二酚的分析特性,考察了常见干扰物质对邻苯二酚测定的影响,并用T—CPE—IL对实际水样进行分析,结果满意。