[发明专利]一种自组装双层氨基酸膜电极及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种自组装双层氨基酸膜电极及其制备方法和用途。该电极以铜电极为基底，依次覆盖有L‑半胱氨酸层(L‑Cys)和L‑天冬氨酸层(L‑Asp)。本发明的自组装膜致密性好，还原氧化的可逆性良好，并且制得的L‑Asp/L‑Cys/Cu自组装膜电极对对苯二酚有显著的电催化作用。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种自组装双层氨基酸膜电极及其制备方法和用途，更具体地，涉及一种自组装L-Asp/L-Cys/Cu膜电极及其制备方法和用途。

背景技术

自组装单分子膜(self-assembled monolayers，SAMs)的形成是近20年来发展起来的一种新型有机超薄膜技术。单分子膜的生成是一个自发的过程，将金属或金属氧化物浸入含活性分子的稀溶液中，活性分子通过化学键自发吸附在异相界面上而形成的有序分子组装体系，早在1946年Zisman等就报道了表面活性物质在洁净金属表面上吸附而形成单分子膜的现象，SAMs制备方法简单且具有高的稳定性。金属铜是一种地壳含量相对较丰富，相对较便宜的金属，而且工业上应用广泛，因此研究铜的自组装膜对研究第三代生物传感器具有重要价值和实际意义。

L-半胱氨酸(L-Cys)是20种天然氨基酸中唯一具有巯基(-SH)基团的化合物，利用其特殊的生物兼容性和化学活性，能够组装到铜电极表面。因而对L-Cys在铜电极表面的吸附和电化学特性研究具有特别重要的意义。

天冬氨酸(aspartic acid，简称Asp)又称天门冬氨酸，是一种α-氨基酸，其化学式为HOOCCH₂CH(NH₂)COOH。天冬氨酸是20种氨基酸之一，为酸性氨基酸。

天冬氨酸分子式

对苯二酚,又名氢醌，化学名1,4-苯二酚(1,4-Dihydroxybenzene；Hydroquinone)，其为白色针状结晶，分子式C₆H₄(OH)₂。对苯二酚是重要的化工原料，在日常生产生活中应用非常广泛，主要用于显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料和香精的稳定剂、抗氧剂等。对苯二酚有中等毒性，长期接触对二苯酚蒸气、粉尘或烟雾可刺激皮肤、粘膜，并引起眼的水晶体混浊。因此，研究对苯二酚的去除方法，消除对苯二酚对环境的污染非常重要。

目前已经有将含有-SH基的L-半胱氨酸作为连接层，利用分子间相互作用进一步连接HRP制得的Cu/L-Cys/HRP自组装双层膜，并且利用该双层膜电极电催化对苯二酚，结果表明对苯二酚在上述双层膜中有电催化行为，但HRP对储存条件要求较高，且价格相对昂贵。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的发明人设想构建双层氨基酸膜，在L-Cys/Cu上试验了丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甘氨酸等多种氨基酸，均没有达成目标。最终意外地发现L-天冬氨酸(L-Asp)可以实现双层氨基酸膜的组装，因此，构建了L-Asp/L-Cys/Cu电极。本发明的发明人还意外地发现，对苯二酚在构建的上述双层膜上有显著的电催化行为，其电催化行为优于现有的其他自组装膜电极。

因此，本发明的一个目的是提供一种自组装双层氨基酸膜电极。本发明的另一个目的是提供上述自组装双层氨基酸膜电极的制备方法。本发明的又一个目的是提供上述自组装双层氨基酸膜电极的用途。

本发明的上述目的是采用如下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种自组装双层氨基酸膜电极(L-天冬氨酸/L-半胱氨酸/Cu，L-Asp/L-Cys/Cu)，该电极以铜电极为基底，依次覆盖有L-半胱氨酸层(L-Cys)和L-天冬氨酸层(L-Asp)。

另一方面，本发明提供一种上述自组装双层氨基酸膜电极的制备方法，该制备方法包括如下步骤：