[发明专利]一种酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极及其制备与应用

权利要求书

1.一种基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极，其特征在于：以基底电极为中心，由内到外依次是介体层和酶层，介体层的材料为聚吡咯膜，酶层由甘油激酶水溶液、甘油3-磷酸氧化酶水溶液及壳聚糖的醋酸溶液制备而成。

2.根据权利要求1所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对基底电极进行表面预处理；

(2)在步骤(1)经过预处理的电极表面制备聚吡咯膜；

(3)将甘油激酶水溶液、甘油3-磷酸氧化酶水溶液及壳聚糖的醋酸溶液混合均匀，得复合溶液；

(4)将复合溶液滴加到步骤(2)的制备有聚吡咯膜的电极表面，室温晾干，得到酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极。

3.根据权利要求2所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的聚吡咯膜的制备，包括以下步骤：

(a)将吡咯单体进行旋转蒸发预处理，然后配成吡咯水溶液；

(b)将电极采用循环伏安法在吡咯水溶液中进行电化学聚合，晾干，得到覆盖在电极表面的聚吡咯膜。

4.根据权利要求3所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述旋转蒸发预处理的条件为60～80℃旋转蒸发1.5～2.5h；步骤(b)中所述电化学聚合的条件为聚合电位为-1～1V，聚合圈数为4～16，扫速为50mV/s。

5.根据权利要求3所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述吡咯水溶液中需加入LiClO₄，溶液中LiClO₄的浓度为0.1M，吡咯的浓度为0.05～0.15M。

6.根据权利要求2所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述甘油激酶水溶液的浓度为20～50mg/mL，甘油3-磷酸氧化酶水溶液的浓度为20～50mg/mL。

7.根据权利要求2所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述壳聚糖的醋酸溶液中壳聚糖的质量分数为0.15～0.25％；壳聚糖的醋酸溶液是采用醋酸溶液与壳聚糖配制而成的，所述醋酸的浓度为0.1M。

8.根据权利要求2所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述复合溶液中甘油激酶水溶液、甘油3-磷酸氧化酶水溶液及壳聚糖的醋酸溶液的体积比为1:1:1。

9.根据权利要求2所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的表面预处理过程如下：将基底电极的表面依次用直径为0.3μm和0.05μm的Al₂O₃粉末抛光成镜面，再用水冲洗；然后依次在无水乙醇和水中超声清洗，取出用水洗净，晾干，然后置于铁氰化钾溶液中在0～0.8V下采用循环伏安法扫描进行电极活化处理；所述铁氰化钾溶液为5mM的K₃Fe(CN)₆和0.2M的KCl；

步骤(4)中所述复合溶液滴加量为5～20μL。

10.根据权利要求1所述基于聚吡咯的酶催化甘油氧化的生物燃料电池阳极在制备生物传感器和/或生物燃料电池中的应用。