P3.06 - Immobilisierung und Bioelektrokatalyse Porphyrinbasierter Katalysatoren
- Event
- 13. Dresdner Sensor-Symposium 2017
2017-12-04 - 2017-12-06
Hotel Elbflorenz, Dresden - Chapter
- P3. Sensortechnologien
- Author(s)
- B. Neumann - Universität Potsdam/D, M. Schwalbe - Humboldt-Universität Berlin/D, U. Wollenberger - Universität Potsdam/D
- Pages
- 259 - 261
- DOI
- 10.5162/13dss2017/P3.06
- ISBN
- 978-3-9816876-5-1
- Price
- free
Abstract
Das hier präsentierte Projekt beschäftigt sich mit biomimetischen Katalysatoren für die Sauerstoff- und Wasserstoffperoxidreduktion und deren Elektrokatalyse. Die biomimetischen Peroxidasen besitzen einen Porphyrinkomplex als katalytisch aktives Zentrum und sind entweder von natürlichen Hämproteinen abgeleitet oder chemisch synthetisiert. Die Katalysatoren wurden auf leitfähigen Unterlagen immobilisiert und die elektrokatalytische Reduktion von Wasserstoffperoxid untersucht.
Schwerpunkt der Studien war die Immobilisierung von Mikroperoxidase-11 auf mesoporösen Metalloxid-Dünnschicht-Elektroden und der Vergleich mit einem synthetischen Pendant. Die optische Transparenz der Elektroden ermöglichte die Kopplung elektrochemischer Methoden an spektroskopische Analysen und so die nähere Charakterisierung der immobilisierten Katalysatoren.
Die kathodische Reduktion von Wasserstoffperoxid durch immobilisierte Mikroperoxidase-11 startet bei ca. +500 mV vs Ag/AgCl was auf die Bildung eines hochreaktiven Oxoferryl-Intermediats, wie für natürliche Peroxidasen beschrieben, hindeutet. Der biomimetische Katalysator wurde weiter bis auf Protoporphyrin IX (Häm-Kofaktor) minimiert. Thiophensubstituenten am synthetischen Katalysator werden für die Immobilisierung durch Elektropolymerisation genutzt. So modifizierte Elektroden zeigen in Gegenwart von Wasserstoffperoxid einen deutlichen Reduktionsstrom. Die Potentialabhängigkeit der Elektrokatalyse macht hier eine Reduktion sowohl über die Bildung eines Intermediats bei höheren Potentialen als auch über die Fenton-Reaktion, die bei deutlich niedrigeren Potentialen stattfindet, wahrscheinlich. Solche elektrokatalytischen Prozesse können sowohl attraktiv für chemische Synthesen sein, als auch in der Sensorik genutzt werden.