Ⅱ-Ⅵ族納米半導體與氧化還原蛋白復合體系電子傳遞中的電化學和光譜研究.pdf

1、Ⅱ-Ⅵ族半導體納米材料與氧化還原蛋白復合體系因其特殊的光學、電學和光電性質(zhì)，得到研究者越來越多的關(guān)注，并在發(fā)光、光電等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。近年來隨著研究的不斷深入，Ⅱ-Ⅵ族納米半導體粒子與氧化還原蛋白間相互作用的信息變得十分有意義：對復合體系中相互作用如電子傳遞的研究不僅能夠提供二者間的相互影響和作用機理，而且能夠為構(gòu)筑相關(guān)的傳感器、光電器件等提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文利用電化學、光譜和光電化學方法研究了以ZnO、CdS為代

2、表的Ⅱ-Ⅵ族半導體納米材料與氧化還原蛋白細胞色素c構(gòu)筑的復合體系。主要包括以下兩個方面的工作：(1)電沉積制備ZnO納米棒修飾電極，將其應(yīng)用與于細胞色素c等氧化還原蛋白的直接電化學行為研究；通過細胞色素c吸附的ZnO納米棒修飾電極檢測過氧化氫的濃度并構(gòu)筑氧化氫電化學傳感器。(2)研究了CdS納米粒子與細胞色素c復合體系在光激發(fā)下的電子傳遞過程，通過復合體系產(chǎn)生的光譜、光電化學行為的表征對復合體系中光誘導電子傳遞的行為進行深入探討。

3、>　　 研究主要取得以下結(jié)果：
　　 一.氧化還原蛋白在ZnO納米棒修飾電極表面的直接電化學行為
　　 1.在金電極、玻碳電極和ITO電極表面分別采用恒電位或恒電流陰極還原法沉積修飾了一層ZnO納米棒，通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了電極表面ZnO納米棒的形貌，分別用X射線衍射譜(XRD)，紫外可見吸收光譜及熒光發(fā)射光譜表征了ZnO納米棒的晶型、紫外可見光吸收和熒光發(fā)射等性質(zhì)。
　　 2.用電沉積的ZnO納米

4、棒修飾電極研究了細胞色素c在電極表面的直接電化學行為和電子傳遞過程，并運用血紅素直接電子傳遞機理解釋說明所發(fā)生的電化學現(xiàn)象。拓展研究ZnO納米棒修飾電極上辣根過氧化物酶的直接電化學行為。
　　 3.使用ZnO納米棒修飾金電極有效的固定了細胞色素c，構(gòu)建了過氧化氫生物傳感器，探測細胞色素c吸附后的ZnO納米棒修飾電極對過氧化氫的響應(yīng)能力。
　　 二.CdS半導體納米粒子與細胞色素c間的光誘導電子傳遞過程研究
　　

5、1.分別制備了水相分散的CdS納米粒子和固定于FTO電極表面的CdS納米粒子，并使用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDS)、X射線衍射譜(XRD)、紫外可見吸收光譜和熒光光譜等方法表征了所制備的CdS納米粒子的形貌、結(jié)構(gòu)及光學性質(zhì)。
　　 2.分別用水溶液中分散的CdS納米粒子和FTO基底表面固定的CdS納米粒子與細胞色素c構(gòu)筑了復合體系，研究CdS納米粒子與細胞色素c間的光誘導電子傳遞過程。
　　 首先我們從水相

6、中分散的CdS納米粒子與細胞色素c復合體系的熒光光譜和紫外可見吸收光譜發(fā)現(xiàn)復合體系中細胞色素c引發(fā)了CdS納米粒子的熒光猝滅，并且溶液中出現(xiàn)二價鐵細胞色素c，表明CdS納米粒子的光生電子向細胞色素c發(fā)生了轉(zhuǎn)移。
　　 我們進一步通過FTO電極表面固定的CdS納米粒子與細胞色素c構(gòu)筑了復合體系，運用暫態(tài)光電流響應(yīng)，熒光光譜、熒光壽命和紫外吸收光譜等的表征手段相結(jié)合，充分論證了CdS納米粒子與細胞色素c間的相互作用過程中發(fā)生了光激發(fā)