赖氨酸和DMPC仿生膜的电化学过程研究

论文摘要

本论文运用电化学循环伏安、原位红外光谱、电化学石英晶体微天平和表面等离子体共振等技术研究了赖氨酸在金电极表面的吸附和氧化,以及对苯二酚在DMPC仿生膜上的电化学行为。主要结果如下:1.为了建立EC-SPR系统装置,用于电化学过程的研究,我们将金纳米粒子单层自组装与化学镀金技术相结合成功地用于湿化学法制备SPR响应基片,克服了真空溅射法制备的SPR镀金片的局限。2.检测到碱性介质中赖氨酸在低电位区间（-0.95V～-0.80V,vsSCE）即可发生C-C键断裂,-CH2NH2解离生成表面吸附态的CN-。同时赖氨酸阴离子的羧基侧还可通过两个氧原子与金电极表面相互作用。在-0.8至0.0 V区间,CNad-可稳定存在于电极表面。当电位进一步升高,CNad-发生氧化生成NCO-、OCN-和AuCN。同时赖氨酸也发生氧化生成CO2和CO32-。发展了氨基酸分子在金电极表面的吸附和氧化机理的认识。3.在金电极上构筑了一种双肉豆蔻磷脂酰胆碱（DMPC）仿生浇铸膜,研究了对苯二酚在这种仿生膜上的氧化过程并探讨其反应机理。探测到DMPC仿生膜构型和分子取向随着电位升高会发生变化,并且对苯二酚能够通过膜内的离子通道达到电极表面发生氧化还原。反应在仿生环境内进行,也为研究生物小分子在真正的生物体内的反应提供有益的帮助。本文研究了氨基酸在Au表面上的解离吸附和氧化过程,对于从分子水平揭示氨基酸等生化分子与金电极表面的相互作用规律具有重要意义,同时在电催化、药物化学及生物传感器等方面亦具有应用价值。对苯二酚能够在脂质膜中进行电子转移,是一种重要的生物分子。本论文探讨了对苯二酚在仿生膜修饰电极上的电化学行为,为生物膜中的电子转移过程提供了十分重要的信息。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1-1 电化学表面科学概述
• 1-2 EQCM技术在表面电化学和电催化中的应用
• 1-2-1 EQCM在电极表面吸附中的应用
• 1-2-2 EQCM在其它方面的应用
• 1-2-3 EQCM与其它技术联用
• 1-3 表面等离子体共振光谱
• 1-3-1 SPR光谱的基本概念
• 1-3-2 SPR光谱技术的发展概况
• 1-3-3 SPR光谱分析技术的特点
• 1-3-4 电化学SPR技术研究进展
• 1-4 氨基酸的基本性质和研究进展
• 1-4-1 氨基酸的基本性质
• 1-4-2 简单氨基酸分子的电化学吸附和氧化研究
• 1-5 生物膜的基本性质和研究进展
• 1-5-1 生物膜的结构及基本性质
• 1-5-2 生物膜的模型及制备方法
• 1-5-3 生物膜的电化学研究
• 1-5-4 基于生物膜的传感器的研究
• 1-5-5 生物膜研究中膜片钳技术的应用
• 1-6 本论文研究目的与设想
• 参考文献
• 第二章 实验
• 2-1 试剂
• 2-2 电化学体系
• 2-2-1 电极
• 2-2-2 电解池
• 2-2-3 电化学仪器
• 2-3 电化学原位FTIR反射光谱实验
• 2-3-1 红外电解池
• 2-3-2 红外光谱仪器
• 2-3-3 原位FTIR反射光谱
• 2-3-4 红外透射池
• 2-4 电化学石英晶体微天平
• 2-4-1 基本原理
• 2-4-2 电极及电解池构造
• 2-5 表面等离子共振
• 2-5-1 基本原理
• 2-5-2 电化学与表面等离子体共振联合
• 2-5-3 电极及电解池构造
• 2-6 透射电子显微镜
• 2-7 扫描电子显微镜
• 2-8 台阶测厚仪
• 2-9 紫外可见光谱实验
• 2-10 椭圆偏振仪
• 参考文献
• 第三章 湿化学法制备SPR响应的纳米金膜
• 3-1 纳米金膜自组装过程
• 3-1-1 基底制备
• 3-1-2 胶体金的制备
• 3-1-3 金纳米薄膜的厚度对SPR信号的影响
• 3-1-4 化学法镀金
• 3-2 纳米金膜的SEM表征
• 3-3 纳米金膜电化学应用的可行性
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 碱性介质中L-赖氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化过程
• 4-1 碱性介质中L-赖氨酸的透射红外光谱研究
• 4-2 碱性介质中L-赖氨酸在本体Au电极上的循环伏安研究
• 4-3 碱性介质中L-赖氨酸在nm-Au/GC电极上的循环伏安研究
• 4-3-1 nm-Au/GC电极的制备
• 4-3-2 nm-Au/GC电极上L-赖氨酸吸附氧化的循环伏安研究
• 4-4 碱性介质中L-赖氨酸在nm-Au/GC电极上的原位FTIR研究
• 4-5 L-赖氨酸在碱性介质中的EQCM研究
• 4-6 L-赖氨酸在碱性介质中的EC-SPR研究
• 本章小结
• 参考文献
• 第五章 对苯二酚在DMPC仿生膜上的电化学行为研究
• 5-1 DMPC仿生膜制备和表征
• 5-1-1 DMPC仿生膜的制备
• 5-1-2 DMPC的红外透射光谱
• 5-1-3 椭圆偏振仪测量DMPC仿生膜厚度
• 5-1-4 DMPC仿生膜的可能构型
• 5-2 DMPC仿生膜组装前后电化学性质的比较
• 5-3 对苯二酚在金电极和DMPC修饰电极上的电化学反应
• 5-4 DMPC膜随电位变化的原位红外研究
• 5-5 对苯二酚在本体金电极上电氧化的原位红外研究
• 5-6 对苯二酚在DMPC膜电极上电氧化的原位红外研究
• 5-7 对苯二酚在DMPC膜电极上电氧化的EQCM研究
• 5-7-1 对苯二酚在EQCM-Au电极上电氧化的EQCM研究
• 5-7-2 离子通道分析
• 5-7-3 对苯二酚在DMPC膜电极上电氧化的EQCM研究
• 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 作者攻读硕士期间发表与交流的论文
• 致谢