[發明專利]一種自支撐電極基底材料及基于其的雙室酶生物燃料電池

在審

• 申請號: 202110972815.6
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113707891A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 吳抒遙;姜美嬌;趙楠;隋成荃;陳奇男;馬多;宋溪明
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M8/16;B82Y30/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

1.一種自支撐電極基底材料，其特征在于，制備方法包括如下步驟：

1)將預處理后的碳紙用強酸處理；

2)以強酸處理后的碳紙為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為對電極，將三電極體系置于碳酸鉀水溶液中，進行第一步電化學剝離；

3)以第一步電化學剝離后的碳紙為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為對電極，將三電極體系置于硝酸鉀的磷酸鹽緩沖液中，進行第二步電化學剝離；

4)以第二步電化學剝離后的碳紙為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為對電極，將三電極體系置于含金溶液中，進行電沉積，在碳紙表面沉積一層金納米粒子，所得材料經去離子水洗滌，干燥，得三維結構的自支撐電極基底材料。

2.根據權利要求1所述的一種自支撐電極基底材料，其特征在于，步驟1)中，所述碳紙為親水性碳紙。

3.根據權利要求1所述的一種自支撐電極基底材料，其特征在于，步驟1)具體為：按體積比，濃硝酸:濃硫酸＝3:1，將濃硝酸和濃硫酸混合均勻，得強酸混合溶液，將強酸混合溶液滴涂在預處理后的碳紙上，室溫靜置5分鐘后，用去離子水沖洗至中性。

4.根據權利要求1所述的一種自支撐電極基底材料，其特征在于，步驟2)中，所述碳酸鉀水溶液的濃度為0.5mol/L；第一步電化學剝離過程中，掃描電位為0.5-1.8V，掃描圈數為6，掃描速率為20mV s^-1。

5.根據權利要求1所述的一種自支撐電極基底材料，其特征在于，步驟3)中，所述硝酸鉀的磷酸鹽緩沖液中，所述磷酸鹽緩沖液的pH＝7，硝酸鉀的濃度為1mol/L；第二步電化學剝離過程中，掃描電位為-0.9-1.9V，掃描圈數為6，掃描速率為20mV s^-1。

6.根據權利要求1所述的一種自支撐電極基底材料，其特征在于，步驟4)中，所述含金溶液為氯金酸和硫酸的混合溶液，電沉積電壓為-4V，電沉積300s。

7.一種基于自支撐電極基底材料的雙室酶生物燃料電池，其特征在于，制備方法包括如下步驟：

1)生物陽極的制備：將權利要求1-6任意一項所述的自支撐電極基底材料浸泡在葡萄糖氧化酶溶液中，于4℃中浸泡過夜，得生物陽極；

2)生物陰極的制備：于權利要求1-6任意一項所述的自支撐電極基底材料表面滴涂漆酶分散液，室溫干燥，得生物陰極；

3)雙室酶生物燃料電池的制備：以生物陽極為陽極，以生物陰極為陰極，由Nafion 211膜隔開兩個極室，陽極室內裝入葡萄糖的pH＝5的PBS緩沖液，陰極室內裝入氧氣飽和的pH＝5的HAc-NaAc緩沖液，組成雙室酶生物燃料電池。

8.根據權利要求7所述的一種基于自支撐電極基底材料的雙室酶生物燃料電池，其特征在于，步驟1)中，所述葡萄糖氧化酶溶液的濃度為5mg/mL。

9.根據權利要求7所述的一種基于自支撐電極基底材料的雙室酶生物燃料電池，其特征在于，步驟2)中，所述漆酶分散液的濃度為5mg/mL。

10.根據權利要求7所述的一種基于自支撐電極基底材料的雙室酶生物燃料電池，其特征在于，步驟3)中，所述葡萄糖的pH＝5的PBS緩沖液的濃度為60-100mM。