[发明专利]一种膜电极及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种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)、天冬酰胺层(Asn)、辣根过氧化物酶层(HRP)。本发明的自组装膜致密性好，并且制得的Cu/L‑Cys/Asn/HRP自组装膜电极对邻苯二酚、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，具体涉及一种膜电极及其制备方法和用途，更具体地，涉及一种自组装Cu/L-Cys/Asn/HRP膜电极及其制备方法和用途。

背景技术

自组装单分子膜(SAMs)已逐渐发展成为一种新型的有机超薄膜技术。单层膜的生成是将金属浸入活性分子溶液中，通过化学键相互作用形成有序分子组装体系，SAMs的制备方法简单且稳定性高。

辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)是一种含有铁卟啉且具有键和作用的物质，其分子量约为44000。辣根过氧化物酶在室温下非常稳定，容易制备，价格低廉，是一种应用广泛的酶。HRP可以从常年生香草辣根中提取，HRP上有2个底物结合位点，因此具有广泛的用途，其不仅在食品、环境和医学检测等领域发挥着重要作用，还可用于工业废水中酚的去除。HRP自组装电极制备的关键是如何把酶固定化形成感应膜。目前研究较广泛的是金电极，银电极，铂电极，但对铜电极的研究还少有人报道。金属铜在地壳中储量大，价格相对便宜，用其作为自组装电极进行膜的自组装过程简单、无毒、安全，这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)是唯一含有巯基(-SH)的天然氨基酸，生物兼容性和化学活性较好，能够自组装到铜电极表面。因而对它在铜电极表面的自组装和电化学特性研究具有重要意义。

邻苯二酚、对苯二酚可作为有机化工原料用于农药及染料工业生产中。但是工业废水中的这些物质均有毒、易致癌，已经对我国的生态环境及人民身体健康造成了威胁。因此，为了保护水资源和生态环境，对工业废水进行净化处理已经迫在眉睫。

目前采用酶催化法进行工业废水中酚的紫外可见分光光度法等研究已有文献报道，但是水溶性方法存在分离困难等缺点。通过自组装膜电极在铜电极表面自组装辣根过氧化物酶能够克服上述缺点。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种自组装Cu/L-Cys/Asn/HRP膜电极及其制备方法和用途。

其中，天冬酰胺(Asn)的分子式为C₄H₈N₂O₃，分子量为132.12，是白色结晶或白色结晶性粉末。

L-半胱氨酸可与Cu形成Cu-S化学键，使得Cu/L-半胱氨酸自组装膜很稳定。L-半胱氨酸端基的羧基可与天冬酰胺的氨基形成肽键，进一步增加了薄膜的厚度，形成Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺双层膜，而辣根过氧化物酶也有氨基酸残基与天冬酰胺通过分子间相互作用形成肽键，可制得Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺/辣根过氧化物酶三层自组装膜电极。

因此，本发明的一个目的是提供一种自组装三层膜电极。本发明的另一个目的是提供上述自组装三层膜电极的制备方法。本发明的又一个目的是提供上述自组装三层膜电极的用途。

本发明的上述目的是采用如下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种膜电极(Cu/L-半胱氨酸/天冬酰胺/辣根过氧化物酶，Cu/L-Cys/Asn/HRP)，该电极以铜电极为基底，依次覆盖有L-半胱氨酸层(L-Cys)、天冬酰胺层(Ash)、辣根过氧化物酶层(HRP)。

另一方面，本发明提供一种上述膜电极的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)铜电极的预处理

将铜电极打磨至光亮后，以蒸馏水清洗，在酸中浸泡，再依次用无水乙醇和去离子水清洗，得到预处理后的铜电极；