基于納米碳材料的酶生物燃料電池陽極構建與性能研究.pdf

1、酶生物燃料電池（EBFC）是一類以生物酶作為催化劑直接將化學能轉化為電能的轉換裝置，具有清潔、高效、成本低廉、操作簡單、燃料可再生等優(yōu)點，在能源匱乏、環(huán)境污染嚴重的今天備受關注。如今，EBFC的研究主要面臨輸出功率低下和電池壽命短兩大難題，這兩大問題制約了EBFC的發(fā)展及應用。改善這兩大問題可以從酶或中間體的固定材料和固定方法入手。為了提高EBFC的輸出功率和使用壽命，選擇合適的酶或中間體的固定材料和固定方法是目前EBFC研究的重點。本

2、論文采用不同方法實現葡萄糖氧化酶（GOD）和中間體二茂鐵（Fc）的固定，以此構建了幾種酶電極，并對酶電極相應的性能進行了研究。具體的研究內容如下：
　　（1）利用芘硼酸的硼酸基團與GOD的糖基之間的反應實現GOD芘基功能化，再利用芘基與CNTs之間強烈的π-π堆積作用實現GOD在CNTs表面的固定，以此修飾 GC電極制得GOD-PBA/CNTs/GC酶電極。電化學性能研究表明：與GOD/CNTs/GC電極相比，GOD-PBA/CN

3、Ts/GC電極能夠負載更多的GOD且穩(wěn)定性也得到提高。以GOD-PBA/CNTs/GC電極為陽極、E-TEK Pt/C為陰極構建的葡萄糖/氧氣EBFC的開路電位（Voc）和短路電流（isc）分別為0.44 V和0.43 mA cm-2，且在0.12V時最大輸出功率密度為28μW cm-2。
　?。?）利用β-環(huán)糊精在堿性水熱條件下原位還原氧化石墨烯（GO）與HAuCl4制備金納米粒子修飾的石墨烯（GNs-Au），利用半胱氨酸的―橋

4、作用，先將半胱氨酸與二茂鐵甲醛通過席夫堿反應共價連接，然后利用半胱氨酸中的巰基與金納米粒子之間的作用實現中間體在石墨烯表面的固定化，最后用GA將GOD交聯到其表面制備生物陽極(GNs-Au-Fc/GOD-GA/GC電極)。與GNs/Fc/GOD-GA/GC電極和GNs-Au/GOD-GA/GC電極相比，GNs-Au-Fc/GOD-GA/GC電極有著明顯的優(yōu)勢。該生物陽極與E-ETK Pt/C電極構筑的葡萄糖/氧氣EBFC也有著較好的性能