固酶氮掺杂碳纳米复合物基燃料电池性能

利用掺杂氮介孔材料(ndmpc)和羧甲基壳聚糖(cmch)机械共混的纳米复合物作为固酶载体,以滴涂-干燥法分别制备了固定漆酶(lac)阴极和固定葡萄糖氧化酶阳极,组装了有nafion离子交换膜的葡萄糖/o2酶燃料电池.固定漆酶电极作为燃料电池阴极和氧电化学传感器的性能以结合旋转圆盘电极技术的循环伏安法、线性扫描伏安(lsv)法以及计时电流法进行表征,同时使用紫外-可见分光光度法和石墨炉原子吸收光谱法研究酶分子在电极表面的构型和估算电极表面载体对酶的担载量.测试结果表明:固酶阴极在无电子中介体时可以实现漆酶活性中心t1与导电基体之间的直接电子迁移(表观电子迁移速率为0.013s-1),而且具有较小的氧还原超电势(150mv).通过进一步定量比较分子内电子传递速率(1000s-1)、底物转化速率(0.023s-1)以及前述酶-导电基体间电子迁移速率,可以发现此电极催化氧还原循环受制于酶-电极之间的电子迁移过程;这种电极对氧的传感性能良好:低检测限(0.04μmol·dm-3)、高灵敏度(12.1μa·μmol-1·dm3)和良好的对氧亲和力(km=8.2μmol·dm-3),这种固酶阴极还具有良好的重现性、长期使用性、热稳定性和ph耐受性.组装的生物燃料电池的开路电压为0.38v,最大能量输出密度为19.2μw·cm-2,最佳工作条件下使用3周后输出功率密度仍可保持初始值的60%以上.