我校曾涵教授团队在生物电化学器件构效关系研究方面取得新进展

发布时间:2021-11-15浏览次数:1453

近日,我校化学化工学院曾涵教授团队在化工/环境工程领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》发表题为“Direct electrochemistry and enzyme-involved photo-electrocatalysis of oxygen reduction for the electrode on the basis of titanium dioxide-graphene oxide nano-complex with laccase accommodation”的科学研究论文,我校为论文第一单位和唯一通讯单位。此期刊系工程技术与化学化工领域最有影响力的三大顶级刊物之一,主要报道工程领域化学反应工程、环境化学工程技术及材料合成应用等方面重要的科学研究成果和创新技术。

截止到目前,二氧化钛以及与二氧化钛复合的其他纳米材料(比如本文提到的氧化石墨烯)和固载酶分子的相互作用对酶在载体表面的聚集形态和价键特征、酶活性中心的构型和构象以及固酶纳米复合物的理化特性,特别是电子迁移机制和催化反应动力学等的影响,研究的还不够深入,而这类相关研究对于设计高性能仿生电化学器件又是非常重要的。该论文以氧化石墨烯与二氧化钛通过共价链接所得纳米复合物作为固酶载体和光敏基元,制备了固定漆酶基电极并评估了其作为溶液中溶解氧分子的电化学传感器性能和电极的光电催化氧还原性能。研究结果表明:二氧化钛和漆酶依靠共价偶联和配位络合的协同效应相结合,会产生具有全新光谱学和电化学特性的中间体。这种结合会降低酶分子内部电化学活性位的电子迁移能力,使其降格成为酶-基底电极间直接电子迁移的“二传手”;漆酶和二氧化钛的配位络合作用会妨碍固载在纳米复合物表面的漆酶发挥其固有的催化氧还原活性;二氧化钛与漆酶的结合会略微提升这种纳米复合物的光电转化效能。本论文所得的结论明确指出,尽管纳米复合物组元-具有光敏性的二氧化钛和酶分子的结合会对酶-电极间电子迁移造成明显的负面影响,但这种影响还不足以成为制约此类电极催化性能的关键因素。本论文中获得的相关数据和结论为系统研究此类纳米复合物的基元表面特性和结构参数与复合物电化学行为和电催化动力学的结论提供了有益的启示和有价值的研究思路,也有利于进一步研究如何优化此类电极的结构和制备方法,以提升此类电化学器件的实际应用性能。

曾涵教授,1977年11月生于新疆乌鲁木齐,2012年7月毕业于中国科学技术大学化学物理系,获得理学博士学位。自2003年8月起一直就职于新疆师范大学。其团队多年来一直围绕氧化还原酶基电化学器件-燃料电池和电化学传感器制备方法、组成和结构参数与这类电化学器件性能的构效关系展开相关研究。

曾涵教授指导学生

信息、图片来源:科研处  编审:宣传部