基于多孔碳材料的酶生物燃料電池酶電極的研究.pdf

1、酶生物燃料電池(EBFC)是一類以生物質(zhì)燃料為原料，生物酶為催化劑將化學能轉(zhuǎn)化為電能的有效裝置，與傳統(tǒng)電池相比，具有能量轉(zhuǎn)化率高、生物相容性好、原料來源廣等優(yōu)勢，是一種真正意義上的綠色電池，有望解決環(huán)境與能源的危機。目前需要解決的問題是讓酶高效固定在電極上且實現(xiàn)電子的有效傳遞。
　　本文以三維多孔泡沫碳(3D-PCF)或超短摻氮碳納管(N-STCs)為電極載體材料，進行表面修飾以此來固定酶和中間體，并通過多種表征方法系統(tǒng)的研究了酶

2、電極和燃料電池的性能。本文具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)以三維多孔泡沫碳(3D-PCF)為電極載體材料，通過氨基二茂鐵的重氮化實現(xiàn)了中間體在3D-PCF上的固定，得到Fc@3D-PCF，然后利用戊二醛將殼聚糖(CS)和葡萄糖氧化酶(GOD)共價交聯(lián)到Fc@3D-PCF上，制備GOD-CS/Fc@3D-PCF電極材料。構建以GOD-CS/Fc@3D-PCF/GC為陽極和E-TEKPt/C電極為陰極的葡萄糖/O2 EBFC。所構建的酶

3、生物燃料電池的開路電位(Voc)和短路電流(Isc)分別為0.77 V和0.38 mA cm-2，在0.50V時，獲取最大的功率輸出密度為64.3μW cm-2。
　　(2)基于已制備的固定了氨基二茂鐵的材料Fc@3D-PCF，然后利用醛基二茂鐵的醛基和GOD的氨基通過席夫堿共價鏈接得到Fc-GOD，再通過GA交聯(lián)Fc-GOD附著在Fc@3D-PCF上制得GOD-Fc/Fc@3D-PCF電極材料，構建了以GOD-CS/Fc@3D-

4、PCF/GC為陽極和E-TEKPt/C電極為陰極的葡萄糖/O2EBFC。所構建的酶生物燃料電池的開路電位(Voc)和短路電流(Isc)分別為0.88 V和0.58 mAcm-2，在0.40 V時，獲取最大的功率輸出密度為116.4μW cm-2，較之前固定單一中間體各項性能有明顯的提升。
　　(3)利用自制摻氮碳納米管(N-STC)為載體材料，通過負載納米金并共同固定中間體和葡萄萄糖氧化酶的方法，制備了EBFC陽極GOD/Fc-C