一种沥青衍生炭材料的制备方法及其在酶生物燃料电池的应用

技术特征：
1.一种沥青衍生炭材料的制备方法，其特征在于，所述沥青衍生炭材料由沥青经k2feo4催化炭化制得。制备方法如下：1)k2feo4和沥青混合均匀，并粉碎，得混合原料粉末；2)将所述混合原料粉末装入容器中，真空60-70℃干燥12h；3)冷却后，将上述混合原料粉末样品装入研锅磨碎，装入容器中置于水平管式炉的中心，然后在nh3流或n2流下将管式炉加热到1200℃，并保温2h；4)上述样品冷却至室温后，倒入烧杯加适当体积h2so4，70℃下油浴24h，洗至ph为中性，真空60-70℃干燥12h，即得。该碳材料可作为葡萄糖/o
2 ebfcs的电极材料。2.根据权利要求1所述的一种沥青衍生炭材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述k2feo4和沥青的质量比为1/3-3：1，具体可为1:1。3.根据权利要求1所述的一种沥青衍生炭材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述容器就是普通玻璃平皿，置于真空干燥箱中干燥。4.根据权利要求1所述的一种沥青衍生炭材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述加热的加热速率为1～10℃/min，所述加热，具体可为2℃/min。5.根据权利要求1所述的一种沥青衍生炭材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述适当体积的h2so4，具体可为5倍体积的2mol/l h2so4；所述步骤4)中，将产物洗至ph为中性的方法为：将产物用用砂芯漏斗过滤，去离子水彻底洗涤以除去杂质，然后在60℃下干燥。6.根据权利要求1所述的一种沥青衍生炭材料在酶生物燃料电池的应用，其特征在于，所述应用为所述炭材料在制备酶生物燃料电池中的应用，或所述应用为所述炭材料在制备生物燃料电池用的电极材料中的应用；所述生物燃料电池进一步可为酶促生物燃料电池，具体可为葡萄糖/氧气生物燃料电池；所述炭材料在所述葡萄糖/氧气生物燃料电池中作为固定酶的载体。7.一种酶电极，其特征在于，所述酶电极，依次包括基底电极、炭材料层、酶层；进一步的，所述酶电极还包括涂覆在所述酶层表面的nafion涂层；所述基底电极可为玻碳电极(gce)、泡沫镍、碳纸、碳布或碳毡；所述碳复合材料层中，每平方厘米基底电极上碳复合材料的含量为5.92-11.84mg
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cm-2
；所述酶层中的酶具体可为葡萄糖氧化酶(gox)或胆红素氧化酶(bod)；当所述酶层是葡萄糖氧化酶(gox)，所述酶电极可作为酶生物燃料电池电极中的阳极；当所述酶层是胆红素氧化酶(bod)，所述酶电极可作为酶生物燃料电池电极中的阴极；所述nafion涂层是由nafion溶液滴加在所述酶层表面，干燥后形成的涂层。8.一种酶生物燃料电池，其特征在于，所述酶生物燃料电池包括上述的酶电极。

技术总结
本发明公开了一种沥青衍生炭材料的制备方法及其在酶生物燃料电池的应用，所述沥青衍生炭材料由沥青经K2FeO4催化炭化制得。本发明设计合成的沥青衍生炭材料ADC作为葡萄糖/O2EBFCs的电极材料。该材料具有蓬松多孔、比表面积大的特点，有利于传质和导电，且石墨化程度下降的特性，显著增强了酶的固定性，电极稳定性和传质，从而提高了EBFCs性能。结果表明，配备有沥青衍生炭材料ADC的葡萄糖/O2EBFCs可以输出高达0.63V的OCP和0.18mW cm2的最大功率密度，并且具有较高的稳定性，这主要归因于ADC的多孔结构和比表面积大带来高的酶负载量。当沥青衍生炭材料ADC用作制造生物阴极的酶载体材料时，它将有助于生物阴极的ORR，从而提高EBFCs性能。提高EBFCs性能。提高EBFCs性能。


技术研发人员：张玉霞 李刚勇 邓红芬 许文苑
受保护的技术使用者：湖南理工学院
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/11/29