[发明专利]一种基于酶和介质双重固定生物电极的高性能无膜乳酸生物燃料电池

权利要求书

1.一种单室乳酸/O₂生物燃料电池，其特征在于：所述单室乳酸/O₂生物燃料电池的阳极通过如下制备方法得到：将四硫富瓦烯、乳酸氧化酶、富含缺陷的N-CNTs/CNRs复合材料的混合液滴加至导电电极上，进行干燥；

所述单室乳酸/O₂生物燃料电池的阴极通过如下制备方法得到：将富含缺陷的N-CNTs/CNRs复合材料和2,2'-二叠氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸的混合液滴加至导电电极上，进行干燥；然后浇铸胆红素氧化酶的溶液；

所述单室乳酸/O₂生物燃料电池的电解质为含有乳酸的缓冲溶液；

所述富含缺陷的N-CNTs/CNRs复合材料的制备方法包括如下步骤：

S1、将多壁碳纳米管分散于浓H₂SO₄中，然后在冰水浴的条件下加入KMnO₄；

S2、将步骤S1得到的混合物加热至55～75℃保持10～30min，淬灭后静置；

S3、将步骤S2得到的混合物进行离心，所得产物经冻干得到CNT/O-Gr前体；

S4、将所述CNT/O-Gr前体分散于水中，加入尿素后，置于高压釜中进行水热反应，所得产物经干燥得到N-CNTs/CNRs；

S5、将所述N-CNTs/CNRs于惰性气氛中进行热退火，即得所述富含缺陷的N-CNTs/CNRs复合材料。

2.根据权利要求1所述的单室乳酸/O₂生物燃料电池，其特征在于：步骤S1中，所述多壁碳纳米管、所述浓H₂SO₄与所述KMnO₄的配比为：1g：20～50mL：3～7g；

加入所述KMnO₄后于室温下搅拌30min～90min；

步骤S2中，采用冰水进行猝灭；

于室温下静置12～48h；

步骤S4中，所述CNT/O-Gr前体与所述尿素的质量比为1：10～50；

加入所述尿素后于超声条件下搅拌10～30min后再进行所述水热反应；

所述水热反应的温度为160～200℃，时间为8～12h；

步骤S5中，于管式炉中进行所述热退火；

所述热退火的温度为1200～1600℃。