[發明專利]一種膜電極及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710674712.5
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN109387555B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王春濤;史清華;賈澤慧;董金龍;張四方
• 申請（專利權）人: 太原師范學院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 曹津燕;丁磊

本發明提供一種膜電極及其制備方法和用途。該電極以銅電極為基底，依次覆蓋有L?半胱氨酸層(L?Cys)、天冬酰胺層(Asn)、辣根過氧化物酶層(HRP)。本發明的自組裝膜致密性好，并且制得的Cu/L?Cys/Asn/HRP自組裝膜電極對鄰苯二酚、對苯二酚有顯著的電催化作用。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種膜電極及其制備方法和用途，更具體地，涉及一種自組裝Cu/L-Cys/Asn/HRP膜電極及其制備方法和用途。

背景技術

自組裝單分子膜(SAMs)已逐漸發展成為一種新型的有機超薄膜技術。單層膜的生成是將金屬浸入活性分子溶液中，通過化學鍵相互作用形成有序分子組裝體系，SAMs的制備方法簡單且穩定性高。

辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)是一種含有鐵卟啉且具有鍵和作用的物質，其分子量約為44000。辣根過氧化物酶在室溫下非常穩定，容易制備，價格低廉，是一種應用廣泛的酶。HRP可以從常年生香草辣根中提取，HRP上有2個底物結合位點，因此具有廣泛的用途，其不僅在食品、環境和醫學檢測等領域發揮著重要作用，還可用于工業廢水中酚的去除。HRP自組裝電極制備的關鍵是如何把酶固定化形成感應膜。目前研究較廣泛的是金電極，銀電極，鉑電極，但對銅電極的研究還少有人報道。金屬銅在地殼中儲量大，價格相對便宜，用其作為自組裝電極進行膜的自組裝過程簡單、無毒、安全，這對研究第三代生物傳感器具有重要價值和實際意義。

L-半胱氨酸(L-Cys)是唯一含有巰基(-SH)的天然氨基酸，生物兼容性和化學活性較好，能夠自組裝到銅電極表面。因而對它在銅電極表面的自組裝和電化學特性研究具有重要意義。

鄰苯二酚、對苯二酚可作為有機化工原料用于農藥及染料工業生產中。但是工業廢水中的這些物質均有毒、易致癌，已經對我國的生態環境及人民身體健康造成了威脅。因此，為了保護水資源和生態環境，對工業廢水進行凈化處理已經迫在眉睫。

目前采用酶催化法進行工業廢水中酚的紫外可見分光光度法等研究已有文獻報道，但是水溶性方法存在分離困難等缺點。通過自組裝膜電極在銅電極表面自組裝辣根過氧化物酶能夠克服上述缺點。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種自組裝Cu/L-Cys/Asn/HRP膜電極及其制備方法和用途。

其中，天冬酰胺(Asn)的分子式為C₄H₈N₂O₃，分子量為132.12，是白色結晶或白色結晶性粉末。

L-半胱氨酸可與Cu形成Cu-S化學鍵，使得Cu/L-半胱氨酸自組裝膜很穩定。L-半胱氨酸端基的羧基可與天冬酰胺的氨基形成肽鍵，進一步增加了薄膜的厚度，形成Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺雙層膜，而辣根過氧化物酶也有氨基酸殘基與天冬酰胺通過分子間相互作用形成肽鍵，可制得Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺/辣根過氧化物酶三層自組裝膜電極。

因此，本發明的一個目的是提供一種自組裝三層膜電極。本發明的另一個目的是提供上述自組裝三層膜電極的制備方法。本發明的又一個目的是提供上述自組裝三層膜電極的用途。

本發明的上述目的是采用如下技術方案來實現的。

一方面，本發明提供一種膜電極(Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺/辣根過氧化物酶，Cu/L-Cys/Asn/HRP)，該電極以銅電極為基底，依次覆蓋有L-半胱氨酸層(L-Cys)、天冬酰胺層(Ash)、辣根過氧化物酶層(HRP)。

另一方面，本發明提供一種上述膜電極的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(1)銅電極的預處理

將銅電極打磨至光亮后，以蒸餾水清洗，在酸中浸泡，再依次用無水乙醇和去離子水清洗，得到預處理后的銅電極；