[發(fā)明專利]一種碳纖維及其制備方法與應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811568960.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109709187B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 胡宗倩;李剛勇;伯曉晨;李子涵;安淵林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院軍事醫(yī)學研究院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;H01M8/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

1.一種碳纖維在制備葡萄糖生物傳感器和/或葡萄糖/氧氣生物燃料電池中的應用；

所述葡萄糖生物傳感器的分子識別元件表面包覆所述碳纖維；且所述碳纖維上固定葡萄糖氧化酶；

所述葡萄糖/氧氣生物燃料電池的工作電極表面包覆所述碳纖維；且所述碳纖維上固定所述葡萄糖氧化酶；

所述碳纖維的制備方法，包括如下步驟：將泡沫鎳作為基底置于反應器皿中，除去體系中的空氣，然后以乙炔作為碳源，采用化學氣相沉積方法反應，即得到碳纖維；

所述泡沫鎳為鎳納米粒子包覆的泡沫材料；

制備所述泡沫鎳包括如下步驟：對所述泡沫材料氧化處理，然后進行化學鍍鎳，即得；

所述方法中還包括將所述碳纖維在惰性氣氛中退火的步驟；

所述泡沫材料包括聚氨酯泡沫、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和酚醛樹脂中的至少一種；

所述泡沫材料氧化處理包括如下步驟：將所述泡沫材料采用堿液清洗，浸入KMnO₄/H₂SO₄水溶液中氧化，然后用草酸水溶液清洗；

所述堿液為NaOH/Na₂CO₃水溶液；所述NaOH/Na₂CO₃水溶液中NaOH濃度為1～10g/L，Na₂CO₃濃度為2～20g/L；

所述KMnO₄/H₂SO₄水溶液中KMnO₄濃度為1～10g/L，H₂SO₄濃度為2～20mL/L；

所述草酸水溶液的質量百分濃度為15～35％；

所述惰性氣氛為氬氣；

所述退火的溫度為850～1600℃，時間為1～4h；

所述化學氣相沉積方法的過程如下：N₂/H₂混合氣體清洗所述泡沫鎳，同時升溫并保溫，然后通過載氣將所述乙炔通入所述反應器皿中加熱反應，然后關閉進料氣體；

所述N₂/H₂混合氣體中N₂、H₂的體積比為5～20:1；

所述N₂/H₂混合氣體的流速為50～200mL/min；

所述升溫以速率為5～20℃/min加熱至400～600℃；所述升溫并保溫的時間為0.5～2h；

所述載氣包括氮氣；

所述載氣與所述乙炔的體積比為2～6:1；所述載氣與所述乙炔混合氣體的流速為50～200mL/min；

所述加熱的溫度為以速率為5～20℃/min加熱至500～700℃；所述加熱的時間為1.5～4.5h。

2.一種改性的葡萄糖生物傳感器的分子識別元件或改性的葡萄糖/氧氣生物燃料電池的工作電極的制備方法，包括如下步驟：所述葡萄糖生物傳感器的分子識別元件表面或所述葡萄糖生物燃料電池的工作電極表面上澆鑄權利要求1中所述碳纖維的懸浮液，干燥后在上述表面上加葡萄糖氧化酶溶液濃縮，然后冷藏，即得到改性的所述葡萄糖生物傳感器的分子識別元件或葡萄糖/氧氣生物燃料電池的工作電極。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述碳纖維懸浮液為所述碳纖維與水混合制成，其濃度為2.5～7.5mg/mL；

所述葡萄糖氧化酶溶液為所述葡萄糖氧化酶與PBS緩沖溶液混合制成，其濃度為5～20mg/mL，其中，所述PBS緩沖溶液的0.1M，pH值為4。