《生物電化學(xué)》首次從生物電現(xiàn)象及其研究范圍、應(yīng)用現(xiàn)狀涉及的電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，總結(jié)了現(xiàn)代生物電化學(xué)研究常用方法的基本原理，闡述了當(dāng)代生物電化學(xué)研究中的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)生物電現(xiàn)象與生物傳感新技術(shù)的原理、方法進(jìn)行了深入淺出的描述，主要內(nèi)容包括生物電化學(xué)基礎(chǔ)、生物電現(xiàn)象及酶、微生物、DNA及免疫電化學(xué)生物傳感器、生物環(huán)境、氧化還原自組裝膜界面電子轉(zhuǎn)移研究、數(shù)理基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、生物電化學(xué)的研究領(lǐng)域、進(jìn)展與應(yīng)用。
本書適合于電化學(xué)分析工作者閱讀，可供化學(xué)(包括化學(xué)生物學(xué))、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域工作者參考，同時(shí)也可作為大專院�；瘜W(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生和分析化學(xué)專業(yè)研究生的教材。
適讀人群 ：本書可供化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)及材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域科研人員閱讀參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書。
1.“十二五”國(guó)家重點(diǎn)圖書；
2.化學(xué)工業(yè)出版社出版基金資助出版；
3.本書主編長(zhǎng)期從事電化學(xué)及電分析化學(xué)的教學(xué)及科研工作，參加和主持多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，先后在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文近100余篇，多次獲省部級(jí)以上科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。
4.本書遵循“加強(qiáng)基礎(chǔ)，趨向前沿，反映現(xiàn)代，注意交叉”的編寫原則，總結(jié)了生物電化學(xué)研究基礎(chǔ)、常用方法及國(guó)內(nèi)外前沿進(jìn)展。
生物電化學(xué)是通過(guò)應(yīng)用電化學(xué)基本原理和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究生物體系在分子和細(xì)胞水平上的電荷能量傳輸運(yùn)動(dòng)規(guī)律和它們對(duì)生物體系活性功能的影響,并通過(guò)這些研究反過(guò)來(lái)促進(jìn)電化學(xué)理論和應(yīng)用發(fā)展的邊緣分支學(xué)科，即運(yùn)用電化學(xué)的技術(shù)、原理和理論來(lái)研究生物學(xué)事件，同時(shí)也是多門學(xué)科交叉形成的一門新興的獨(dú)立學(xué)科。
本書是由國(guó)家重大科技計(jì)劃項(xiàng)目支持的一部基礎(chǔ)理論著作，首次從生物電現(xiàn)象及其研究范圍、應(yīng)用現(xiàn)狀涉及的電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，總結(jié)了現(xiàn)代生物電化學(xué)研究常用方法的基本原理，闡述了當(dāng)代生物電化學(xué)研究中的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)生物電現(xiàn)象與生物傳感新技術(shù)的原理、方法進(jìn)行了深入淺出的描述。本書主要內(nèi)容包括生物電化學(xué)基礎(chǔ)、生物電現(xiàn)象及酶、微生物、DNA及免疫電化學(xué)生物傳感器、生物環(huán)境、氧化還原自組裝膜界面電子轉(zhuǎn)移研究、數(shù)理基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、生物電化學(xué)的研究領(lǐng)域、進(jìn)展與應(yīng)用。本書素材來(lái)源于筆者十多年來(lái)在電分析化學(xué)與生命科學(xué)領(lǐng)域中教學(xué)實(shí)踐與科學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)及成果，并吸收了國(guó)內(nèi)外最新的有關(guān)參考文獻(xiàn)和近年來(lái)該領(lǐng)域發(fā)展的新成就。注重生物與電化學(xué)兩部分的交叉結(jié)合，將各種生物電化學(xué)原理和技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，拓展了生物電化學(xué)的研究領(lǐng)域。本書傳承了與時(shí)俱進(jìn)和“精、全、新”的編寫原則，力求科學(xué)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性、啟發(fā)性和教育性的統(tǒng)一，反映生物電化學(xué)的時(shí)代特點(diǎn)。本書注重對(duì)基本原理、基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念和基本技能的深入闡述，著力培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)獲得新知識(shí)的能力、高層次思考問(wèn)題的能力和勇于探索創(chuàng)新的意識(shí)，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的分析推理。
本書適合電化學(xué)分析工作者閱讀，可供化學(xué)(包括化學(xué)生物學(xué))、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)及材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的工作者參考，同時(shí)也可作為高等院�；瘜W(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生和分析化學(xué)專業(yè)研究生的教材。參加本書編寫工作的有盧小泉（第1、5、10章）、王雪梅（第4、6、9章）、郭惠霞（第2、3章）和杜捷（第7、8章），由盧小泉統(tǒng)稿完成。
限于筆者的水平，不足之處恐難避免，敬希讀者不吝指正。
編著者
盧小泉，教授，博導(dǎo)，長(zhǎng)期從事電化學(xué)及電分析化學(xué)的教學(xué)及科研工作.參加和主持多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，先后在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文近100余篇，鑒定成果4項(xiàng)。榮獲2012年度“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授，入選甘肅省“555創(chuàng)新人才工程”，獲得教育部第四屆高校青年教師獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)全國(guó)青年化學(xué)獎(jiǎng)、甘肅省杰青、甘肅省青年科技創(chuàng)新杰出獎(jiǎng)、甘肅省第六屆青年成才獎(jiǎng)、蘭州市首屆青年科技獎(jiǎng)等，多次獲甘肅省科學(xué)技術(shù)(自然科學(xué))二等獎(jiǎng)和甘肅省高�？萍歼M(jìn)步一等獎(jiǎng)。
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(shì)12
2.1.1電極12
2.1.2電極反應(yīng)13
2.1.3電極電勢(shì)14
2.1.4液接界電勢(shì)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(guò)程熱力學(xué)22
2.3.1Gibbs自由能變與電動(dòng)勢(shì)22
2.3.2可逆電化學(xué)過(guò)程熱力學(xué)23
2.3.3不可逆及準(zhǔn)可逆電化學(xué)過(guò)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(guò)程的ButlerVolmer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(guò)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(guò)程動(dòng)力學(xué)44
2.6.1過(guò)電勢(shì)公式44
2.6.2復(fù)雜電極過(guò)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(cè)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(cè)量技術(shù)61
3.2.1穩(wěn)態(tài)過(guò)程61
3.2.2恒電流穩(wěn)態(tài)與恒電勢(shì)穩(wěn)態(tài)測(cè)量62
3.2.3穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)定65
3.3暫態(tài)測(cè)量技術(shù)67
3.3.1暫態(tài)過(guò)程67
3.3.2控制電流暫態(tài)測(cè)量技術(shù)68
3.3.3常見(jiàn)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(shì)暫態(tài)測(cè)量技術(shù)72
3.4線性電勢(shì)掃描伏安技術(shù)75
3.4.1線性電勢(shì)掃描過(guò)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(shì)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(shì)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(guò)程的等效電路99
3.6.4電化學(xué)阻抗譜的測(cè)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(cè)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(guò)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(wèn)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(cè)141
4.4.1生物電化學(xué)傳感器與環(huán)境監(jiān)測(cè)141
4.4.2生物芯片與環(huán)境監(jiān)測(cè)146
4.4.3生物電化學(xué)反應(yīng)器與環(huán)境監(jiān)測(cè)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(chǎng)光譜電化學(xué)技術(shù)155
5.1.2非現(xiàn)場(chǎng)光譜技術(shù)165
5.1.3現(xiàn)場(chǎng)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(jiǎn)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?jìng)鞲衅?
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?jìng)鞲衅鞯膽?yīng)用現(xiàn)狀212
6.3.5酶?jìng)鞲衅鞯奈磥?lái)發(fā)展趨勢(shì)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(chǎng)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(cè)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(jiǎn)介264
8.1.2核酸雜交探針266
8.1.3核酸適配子268
8.1.4Gquadruplex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(cè)276
8.3.2基于酶聯(lián)反應(yīng)的信號(hào)放大檢測(cè)277
8.3.3基于納米材料的信號(hào)檢測(cè)278
8.3.4基于核酸體外擴(kuò)增技術(shù)的信號(hào)放大檢測(cè)281
8.4電化學(xué)核酸傳感器的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)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(jiàn)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(zhǎng)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(cè)量的氧化還原體系343
10.2.1自組裝膜長(zhǎng)程電子轉(zhuǎn)移理論簡(jiǎn)介344
10.2.2標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)ks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(wú)色亞甲基藍(lán)的電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)的測(cè)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(guò)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(guò)程363
10.6.3卟啉自組裝單分子膜長(zhǎng)程電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的SECM的研究366
10.6.4巰基卟啉在金電極表面自組裝過(guò)程中的分子定位366
參考文獻(xiàn)368
索引371
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