電紡納米復(fù)合纖維膜的制備及其生物電化學(xué)性能研究.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)可用作制備直徑范圍從幾十納米到幾百微米的超細(xì)纖維,并且其操作簡(jiǎn)單,成本低廉,方法有效。這種靜電紡絲納米纖維膜呈相通多孔結(jié)構(gòu),并且具有比表面積較大、吸附能力強(qiáng)及表面反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛的應(yīng)用于光電器件、傳感技術(shù)和組織工程等領(lǐng)域。本論文利用靜電紡絲制備納米復(fù)合纖維膜,使酶可在此纖維膜構(gòu)筑的電極表面完成直接電子傳遞。并且在此基礎(chǔ)上制備了新型的生物傳感器及生物燃料電池。
　　首先,通過混紡血紅蛋白(Hb)與膠原(col

2、lagen)制備了具有三維結(jié)構(gòu)的電紡Hb-collagen復(fù)合納米纖維膜。固定在collagen纖維中的Hb的直接電子轉(zhuǎn)移速度得到很大程度的提高,亞鐵血紅素的電子轉(zhuǎn)移常數(shù)(ks)為273.88±2.22s?1。同時(shí),電紡納米復(fù)合纖維膜中的Hb可較好的完成對(duì)H2O2電催化還原,對(duì)H2O2的最低檢測(cè)限為0.37±0.031μmol·L-1(信噪比為3)。米氏常數(shù)(Kappm)為77.7μmol·L?1
　　其次,通過混紡單壁碳納米管(

3、SWNTs)與Hb制備了電紡Hb-SWNTs納米復(fù)合纖維膜,通過光譜表征在纖維中的Hb保持了其原有構(gòu)象。同時(shí),SWNTs的加入改善了纖維膜的電化學(xué)性能,Hb在此復(fù)合纖維膜可完成與電極間的直接電子傳遞,并且表現(xiàn)出對(duì)H2O2及NaNO2的較高的催化活性,最低檢測(cè)限分別為0.46±0.027μmol·L-1和0.044±0.0082μmol·L-1(信噪比為3)。
　　最后,將collagen和SWNTs混紡制備了collagen-SW

4、NTs納米纖維膜,將葡萄糖氧化酶(GOD)和漆酶(La)固定在纖維表面分別作為陽極和陰極組裝成新型生物燃料電池。固定在復(fù)合纖維膜上的GOD可以完成在電極表面的直接電子轉(zhuǎn)移以及以二茂鐵(FMCA)為介體的葡萄糖的電化學(xué)催化。交聯(lián)在纖維膜表面的La可以完成以ABTS為介體的對(duì)O2的電化學(xué)催化還原。基于此復(fù)合纖維膜組裝的隔膜型葡萄糖/氧氣生物燃料電池的最高功率密度可達(dá)14.32μW·cm-2,并且在工作100小時(shí)后仍就具有初始50％的功率密度