生物電化學(xué)

第1章緒論
1.1生物電現(xiàn)象1
1.2生物電化學(xué)及其研究范疇4
1.3生物電化學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望9
參考文獻(xiàn)10
第2章電化學(xué)理論基礎(chǔ)
2.1電極反應(yīng)與電極電勢12
2.1.1電極12
2.1.2電極反應(yīng)13
2.1.3電極電勢14
2.1.4液接界電勢16
2.2雙電層17
2.2.1電極/溶液界面的性質(zhì)及其研究方法17
2.2.2雙電層的結(jié)構(gòu)20
2.3電化學(xué)過程熱力學(xué)22
2.3.1Gibbs自由能變與電動(dòng)勢22
2.3.2可逆電化學(xué)過程熱力學(xué)23
2.3.3不可逆及準(zhǔn)可逆電化學(xué)過程熱力學(xué)25
2.4電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)25
2.4.1動(dòng)力學(xué)基本理論25
2.4.2電極過程的ButlerVolmer模型27
2.4.3標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)和傳遞系數(shù)29
2.4.4交換電流密度30
2.4.5多電子步驟機(jī)理31
2.5電極體系中的傳質(zhì)過程32
2.5.1物質(zhì)傳遞的形成32
2.5.2物質(zhì)傳遞普遍方程的推導(dǎo)34
2.5.3擴(kuò)散36
2.6電極過程動(dòng)力學(xué)44
2.6.1過電勢公式44
2.6.2復(fù)雜電極過程47
參考文獻(xiàn)50
第3章電化學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)
3.1電化學(xué)測量體系組成52
3.1.1三電極體系52
3.1.2電解質(zhì)溶液53
3.1.3隔膜54
3.1.4鹽橋54
3.1.5魯金毛細(xì)管55
3.1.6電解池58
3.2穩(wěn)態(tài)測量技術(shù)61
3.2.1穩(wěn)態(tài)過程61
3.2.2恒電流穩(wěn)態(tài)與恒電勢穩(wěn)態(tài)測量62
3.2.3穩(wěn)態(tài)極化曲線的測定65
3.3暫態(tài)測量技術(shù)67
3.3.1暫態(tài)過程67
3.3.2控制電流暫態(tài)測量技術(shù)68
3.3.3常見的階躍電流波形69
3.3.4控制電流技術(shù)的應(yīng)用70
3.3.5控制電勢暫態(tài)測量技術(shù)72
3.4線性電勢掃描伏安技術(shù)75
3.4.1線性電勢掃描過程中相應(yīng)電流的特點(diǎn)75
3.4.2電化學(xué)極化下的動(dòng)電勢掃描法76
3.4.3循環(huán)伏安法77
3.4.4薄層伏安法80
3.4.5大幅度線性電勢掃描法的特點(diǎn)與應(yīng)用80
3.5脈沖伏安技術(shù)81
3.5.1常規(guī)脈沖伏安法82
3.5.2微分脈沖極譜法83
3.5.3脈沖極譜的充電電流和毛細(xì)管噪聲電流84
3.5.4差示脈沖伏安法85
3.5.5旋轉(zhuǎn)電極脈沖伏安法85
3.5.6方波伏安法86
3.5.7脈沖伏安法的應(yīng)用87
3.6電化學(xué)阻抗譜技術(shù)88
3.6.1電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識(shí)90
3.6.2復(fù)合元件的阻納93
3.6.3電極過程的等效電路99
3.6.4電化學(xué)阻抗譜的測量技術(shù)101
3.7電化學(xué)噪聲技術(shù)103
3.7.1電化學(xué)噪聲分類104
3.7.2電化學(xué)噪聲測定105
3.7.3電化學(xué)噪聲分析107
參考文獻(xiàn)110
第4章環(huán)境與生物電化學(xué)
4.1生物電化學(xué)系統(tǒng)115
4.1.1BES的基本工作原理116
4.1.2BES的產(chǎn)電過程119
4.1.3生物質(zhì)能源的產(chǎn)生120
4.2微生物燃料電池125
4.2.1微生物燃料電池的發(fā)展歷史126
4.2.2微生物燃料電池的分類127
4.2.3微生物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)133
4.2.4微生物燃料電池存在的問題134
4.2.5微生物燃料電池的應(yīng)用前景136
4.3微生物電解電池138
4.3.1微生物電解電池與微生物燃料電池的差異138
4.3.2微生物電解電池的優(yōu)點(diǎn)139
4.3.3微生物電解電池的局限性139
4.3.4微生物電解電池的研究現(xiàn)狀140
4.4生物電化學(xué)與環(huán)境監(jiān)測141
4.4.1生物電化學(xué)傳感器與環(huán)境監(jiān)測141
4.4.2生物芯片與環(huán)境監(jiān)測146
4.4.3生物電化學(xué)反應(yīng)器與環(huán)境監(jiān)測147
4.4.4生物電化學(xué)的發(fā)展方向147
參考文獻(xiàn)147
第5章電化學(xué)聯(lián)用技術(shù)
5.1光譜電化學(xué)技術(shù)154
5.1.1現(xiàn)場光譜電化學(xué)技術(shù)155
5.1.2非現(xiàn)場光譜技術(shù)165
5.1.3現(xiàn)場顯微技術(shù)168
5.2電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)168
5.2.1電致化學(xué)發(fā)光的特點(diǎn)169
5.2.2電致化學(xué)發(fā)光的儀器結(jié)構(gòu)169
5.2.3電致化學(xué)發(fā)光的基本反應(yīng)機(jī)理171
5.2.4電致化學(xué)發(fā)光的基本類型172
5.2.5電致化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用175
5.3掃描電化學(xué)顯微鏡179
5.3.1SECM簡介179
5.3.2SECM的實(shí)驗(yàn)裝置179
5.3.3SECM的工作模式181
5.3.4SECM的定量分析理論186
5.3.5SECM的應(yīng)用186
5.3.6SECM的展望189
5.4電化學(xué)石英晶體微天平189
5.4.1石英晶體微天平的基本原理190
5.4.2電化學(xué)石英晶體微天平的應(yīng)用191
5.5其他一些聯(lián)用技術(shù)193
5.5.1SECM和其他技術(shù)聯(lián)用193
5.5.2壓電、紅外光譜、電化學(xué)三維聯(lián)用技術(shù)194
5.5.3電化學(xué)表面等離子體波共振技術(shù)195
5.5.4磁共振方法196
參考文獻(xiàn)198
第6章電化學(xué)酶傳感器
6.1酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成202
6.1.1酶的化學(xué)本質(zhì)203
6.1.2酶的組成203
6.1.3酶的特點(diǎn)204
6.2酶促反應(yīng)的電化學(xué)研究205
6.2.1酶促反應(yīng)的特點(diǎn)205
6.2.2酶促反應(yīng)的影響因素206
6.3酶電化學(xué)生物傳感器207
6.3.1酶電化學(xué)生物傳感器的工作原理207
6.3.2酶電化學(xué)生物傳感器的分類208
6.3.3酶在電極上的固定化方法210
6.3.4酶傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀212
6.3.5酶傳感器的未來發(fā)展趨勢215
6.4酶基生物燃料電池215
6.4.1酶基生物燃料電池的電極215
6.4.2酶電極的分類216
6.4.3酶的活性中心218
6.4.4外場對(duì)酶的影響219
6.4.5催化機(jī)理227
6.4.6酶電極的局限性227
參考文獻(xiàn)228
第7章電化學(xué)微生物傳感器和DNA傳感器
7.1微生物固定化技術(shù)235
7.1.1吸附法236
7.1.2包埋法237
7.1.3交聯(lián)法241
7.1.4微生物固定中的納米材料242
7.2呼吸型電化學(xué)微生物傳感器246
7.3代謝型電化學(xué)微生物傳感器248
7.4中介型電化學(xué)微生物傳感器249
7.5電化學(xué)微生物傳感器的換頻方式249
7.5.1電流型微生物傳感器250
7.5.2電位型微生物傳感器251
7.5.3電導(dǎo)型微生物傳感器252
7.5.4微生物燃料電池型傳感器253
7.6電化學(xué)微生物傳感器的應(yīng)用255
7.6.1在食品和發(fā)酵中的應(yīng)用255
7.6.2環(huán)境監(jiān)測256
參考文獻(xiàn)256
第8章電化學(xué)核酸傳感器
8.1核酸探針264
8.1.1核酸簡介264
8.1.2核酸雜交探針266
8.1.3核酸適配子268
8.1.4Gquadruplex核酸探針272
8.2核酸探針在電極表面的固定方法273
8.2.1吸附固定273
8.2.2自組裝274
8.2.3共價(jià)鍵合法275
8.2.4生物素親和素結(jié)合法275
8.3電化學(xué)核酸傳感器的信號(hào)檢出276
8.3.1基于電化學(xué)活性指示劑的雜交檢測276
8.3.2基于酶聯(lián)反應(yīng)的信號(hào)放大檢測277
8.3.3基于納米材料的信號(hào)檢測278
8.3.4基于核酸體外擴(kuò)增技術(shù)的信號(hào)放大檢測281
8.4電化學(xué)核酸傳感器的應(yīng)用和發(fā)展趨勢283
參考文獻(xiàn)285
第9章電化學(xué)免疫型傳感器
9.1電化學(xué)免疫分析291
9.2電化學(xué)免疫傳感器293
9.2.1電化學(xué)免疫傳感器的原理293
9.2.2電化學(xué)免疫傳感器的分類294
9.2.3電化學(xué)免疫傳感器中抗原抗體固定方法296
9.2.4電化學(xué)免疫傳感器的表征302
9.2.5電化學(xué)免疫傳感器的再生及更新302
9.2.6電化學(xué)免疫傳感器的信號(hào)增強(qiáng)303
9.2.7電化學(xué)免疫傳感器的應(yīng)用317
9.3電化學(xué)酶聯(lián)免疫分析320
9.3.1酶聯(lián)免疫分析方法的基本原理321
9.3.2酶聯(lián)免疫分析方法的常見類型321
9.4電化學(xué)酶聯(lián)免疫傳感器325
9.4.1電化學(xué)酶聯(lián)免疫傳感器的基本原理325
9.4.2電化學(xué)酶聯(lián)免疫傳感器的種類325
9.4.3電化學(xué)酶聯(lián)免疫傳感器的應(yīng)用327
9.4.4電化學(xué)酶聯(lián)免疫傳感器的前景328
參考文獻(xiàn)328
第10章氧化還原自組裝膜界面電子轉(zhuǎn)移研究
10.1氧化還原自組裝膜電子傳遞研究的電化學(xué)分析方法338
10.1.1自組裝膜338
10.1.2自組裝膜電子傳遞研究的電化學(xué)分析方法340
10.1.3自組裝膜長程電子轉(zhuǎn)移的影響因素342
10.2自組裝膜上的KET電化學(xué)測量的氧化還原體系343
10.2.1自組裝膜長程電子轉(zhuǎn)移理論簡介344
10.2.2標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)ks的理論計(jì)算公式345
10.2.3氧化還原體系K3Fe(CN)6-K4Fe(CN)6和亞甲基藍(lán)-無色亞甲基藍(lán)的電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)的測定347
10.3ET動(dòng)力學(xué)的微觀效應(yīng)351
10.3.1電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的基本概念351
10.3.2ET動(dòng)力學(xué)352
10.3.3ET的微觀理論353
10.4氧化還原自組裝單層膜的結(jié)構(gòu)354
10.5卟啉自組裝膜電化學(xué)355
10.5.1卟啉自組裝膜的制備355
10.5.2基于金屬卟啉軸向配位的自組裝研究358
10.6SECM表征卟啉自組裝膜在金電極上的成膜過程361
10.6.1H2MPTPP修飾電極的循環(huán)伏安表征361
10.6.2表征卟啉自組裝膜在金電極上的成膜過程363
10.6.3卟啉自組裝單分子膜長程電子轉(zhuǎn)移過程的SECM的研究366
10.6.4巰基卟啉在金電極表面自組裝過程中的分子定位366
參考文獻(xiàn)368
索引371