【摘 要】
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目前全球的能源供应关系总体处于紧张状态,因此寻求可再生的新型能源已成为全球的当务之急。酶型生物燃料电池因其具有反应条件温和,生物相容性好,燃料来源广泛等特点,作为一
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目前全球的能源供应关系总体处于紧张状态,因此寻求可再生的新型能源已成为全球的当务之急。酶型生物燃料电池因其具有反应条件温和,生物相容性好,燃料来源广泛等特点,作为一种可再生的新型绿色能源引起了全球的广泛关注。酶型生物燃料电池是生物燃料电池的一种,是以酶作为生物催化剂,通过生物电化学途径,把燃料中的化学能转化成电能的一种能量转化装置。碳材料因其具有良好的导电性、生物相容性以及易功能化等优点,在电化学生物传感器和生物燃料电池的构筑中具有非常广泛的应用前景。 本文以新型的碳材料--碳纳米点(Carbon Nanodots,CNDs)作为电极材料,并对其进行了功能化修饰,基于此构建了相关电化学器件:化学生物传感器和酶型生物燃料电池。具体概述如下: 1.研究了漆酶(laccase)在碳纳米点修饰电极上的直接电化学行为,考察了其对氧气催化还原的性能。 2.制备了碳纳米点/聚亚甲基绿纳米复合物(polyMG-CNDs),该纳米复合物对NADH具有优良的电催化性能。基于此研制出葡萄糖生物传感器,该传感器的检测限为0.07μM,检测范围为0-44μM。同时并构建了GDH-polyMG-CNDs/GC为生物阳极,以Laccase-CNDs/GC为生物阴极的无隔膜型葡萄糖/氧气生物燃料电池,电池的开路电压为0.30V,最大输出功率密度为0.052μW/cm2。 3.基于纳米复合物(polyMG-CNDs)对过氧化氢和氧气电还原的催化性能以及葡萄糖氧化酶(GOx)对底物葡萄糖的特异性生物催化功能,制备了GOx-polyMG-CNDs/GC修饰电极,通过检测反应过程中被消耗的氧气量,实现了对葡萄糖的生物传感,检测限为1.33μM,检测范围为0-180μM。并构建了以GOx-polyMG-CNDs/GC电极作为生物阳极,以Laccase-CNDs/GC电极为生物阴极的无隔膜型葡萄糖/氧气生物燃料电池,该电池的开路电位为0.325V,最大功率输出密度为0.054μW/cm2。进一步探究了几种软饮料作为燃料的能量输出情况。
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