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首爾科技大學化學與生物分子工程系Yongchai Kwon課題組--一種包含殼聚糖和嵌入式染料介體的生物催化劑:用于促進氧化反應及其在生物燃料電池中的利用
       本文開發了基于葡萄糖氧化酶(GOx)的生物催化劑和甲基紅(MR)介體,以提高基于GOx生物催化劑的電子轉移能力。作為生物催化劑的載體,使用了殼聚糖包覆的碳納米管(CNT/殼聚糖),然而,由于殼聚糖具有很強的有機材料捕獲能力,因此MR介體和GOx可以很好地固定在CNT/殼聚糖上(CNT/殼聚糖/MR/GOx)。通過光譜學方法證實了MR和GOx的穩定固定,并進行了電化學表征,以證明其在酶促生物燃料電池(EBC)中作為促進陽極反應的生物催化劑的可行性。根據評估,CNT/[殼聚糖-MR]/殼聚糖/GOx顯示出相對優異的起始電勢(-0.04 V vs. Ag/AgCl)和峰值電流密度(169 μA cm-2)。這是因為催化劑很好地跟蹤了MR的起始電勢,從而確定了催化劑的起始電勢,并且殼聚糖的強大捕獲能力固定了大量的GOx。當使用生物催化劑時,EBC表現出出色的電性能,開路電壓為0.64 V,功率密度為93 μW cm-2
 
Fig. 1. 步驟示意圖,展示了合成CNT/[殼聚糖-MR]/殼聚糖/GOx催化劑的步驟。
 

Fig. 2. (a) CNT/殼聚糖/MR;(b) CNT/殼聚糖/AN;(c) CNT/殼聚糖/DMPD;(d) CNT殼聚糖/AN+DMPD結構的循環伏安曲線。CV曲線在氮氣環境下,0.01 M PBS(pH 7.4)中,以50 mv/s速率掃描下獲得。
 

Fig. 3. 在固定殼聚糖濃度為5 mg mL-1的情況下,通過UV-Vis光譜測量的CNT/殼聚糖/MR結構的吸光度吸收峰,MR濃度從0.5到3 mg mL-1
 
Fig. 4 通過UV-Vis光譜法測量的純GOx;CNT/MR/GOx;CNT/[殼聚糖-MR]/GOx和CNT/[殼聚糖-MR]/殼聚糖/GOx結構的吸收峰。所有催化的GOx濃度為5 mg mL-1
 
      相關研究成果于2020年由首爾科技大學化學與生物分子工程系Yongchai Kwon課題組,發表在Applied Surface Science(doi.org/ 10.1016/j.apsusc.2019.145007)上。原文:A biocatalyst containing chitosan and embedded dye mediator adopted for promoting oxidation reactions and its utilization in biofuel cells。
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