石墨烯对漆酶/介体系统降解碱木素的影响

漆酶/介体系统(laccase-mediator system,LMS)在木质素生物降解及其资源化利用领域具有巨大的潜在应用价值,但LMS仍存在介体重复利用率低、电子供体不足等问题.电子传递性能优异的碳基材料石墨烯具有解决这些问题的潜力,本文研究了石墨烯对漆酶-ABTS系统降解碱木素的影响.结果表明,石墨烯促进了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解,使碱木素的降解率在10 h内提高了28%.石墨烯的添加使得漆酶-ABTS系统对氧的消耗速率加快了4倍.碱木素的FTIR与XPS结果表明,石墨烯的添加强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解.石墨烯反应前后并没有明显变化,循环伏安结果表明,石墨烯作为"电子导体"提高了ABTS中间体与碱木素之间的电子传递效率,促进了ABTS+·向ABTS2+的转化,提高了ABTS2+氧化碱木素中非酚类结构单元的速率.石墨烯的添加使得ABTS+·稳态浓度处于较高的水平,提高了介体重复利用率.本研究证明了碳基材料石墨烯作为"电子导体"强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的催化降解,为木质素生物降解及其资源化利用提供了新的方法和思路.