發(fā)布時(shí)間：2017-03-23 23:12

  本文關(guān)鍵詞：碳材料在生物燃料電池及電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳材料因成本低、有良好的導(dǎo)電性、比表面積大、表面易修飾、有優(yōu)良的氧化還原電催化性能、生物相容性好、電位窗寬等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用,同時(shí)新穎碳材料的制備與應(yīng)用也是近年來研究的熱點(diǎn)。生物燃料電池作為一種綠色、環(huán)保的新能源,能直接將存在于燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,有著清潔、高效、安全等特點(diǎn)。同時(shí),生物傳感器作為一種新興的分析技術(shù),被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物檢測、生物工程、軍事、醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等方面,為保護(hù)人類的生命安全、健康起到積極作用�；谝陨显�,本論文利用快捷、低成本、安全的方法制備出各種碳材料,研究其形貌及性質(zhì),并利用所得到的碳材料構(gòu)建出性能良好的生物燃料電池及電化學(xué)傳感器。主要內(nèi)容如下:1.我們將微藻通過碳化和活化得到微藻碳材料(MAC)。由相應(yīng)的表征可知,得到的MAC有著大量的空隙、缺陷,將MAC修飾到玻碳電極表面后,提高了電極的電子轉(zhuǎn)移能力,對(duì)葡萄糖的氧化也表現(xiàn)出良好的催化活性,因此,由MAC修飾得到的電極有望用來構(gòu)建生物燃料電池。2.我們使用碳材料構(gòu)建了一個(gè)基于MAC、碳納米管修飾電極組裝無膜的光增強(qiáng)葡萄糖/氧氣生物燃料電池。由于該電池電解液中有新鮮微藻的存在,在光照作用下,微藻光合作用產(chǎn)生的氧氣能為生物陰極提供底物,從而達(dá)到光增強(qiáng)的效果,使整個(gè)電池的功率密度(60μW cm-2)達(dá)到無光照條件下的功率密度的3倍,同時(shí)開路電位達(dá)到0.75 V,這里很好的利用生物燃料電池這一平臺(tái),將生物質(zhì)能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能。使用后的微藻可制備成MAC,作為陽極材料,從而達(dá)到一個(gè)循環(huán)利用的效果。3.我們將蠶繭作為經(jīng)濟(jì)、綠色的原材料,制備出具有大的比表面積(2854.53 m2g-1)、均勻微孔(2.15 nm)的碳材料(Silk C)。經(jīng)過碳化和KOH活化處理得到的Silk C在孔洞處分布著大量的活性位點(diǎn),有著高的比表面積,這些良好的性能使得該材料有著豐富的傳送介質(zhì)、快速的電子傳遞能力。而且,大量缺陷的存在也提高了材料的電化學(xué)活性,使得所制備的Silk C有著更多潛在的應(yīng)用性。4.我們通過研磨Silk C和離子液體(IL),可大規(guī)模、一步法制備Silk C-IL混合材料,進(jìn)而構(gòu)建多巴胺(DA)電化學(xué)傳感平臺(tái)。由于Silk C材料的多孔結(jié)構(gòu)和IL的獨(dú)特性能,由Silk C-IL混合材料得到的DA電化學(xué)傳感器(Silk C-IL/GC電極)有著良好的性能。Silk C-IL/GC電極對(duì)DA的檢測限達(dá)到79 nM(S/N=3),檢測范圍為0.6 140μM。而且,所制備的傳感平臺(tái)有著良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性,在干擾物尿酸,抗壞血酸和葡萄糖存在情況下,對(duì)DA的檢測也有良好的選擇性,同時(shí)在胎牛血清和鹽酸多巴胺注射液的實(shí)際樣中也得到了良好的檢測結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：碳材料 天然材料 生物燃料電池 電化學(xué)傳感器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM911.4;TP212.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-30
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 碳材料概述12-13
• 1.1.2 生物燃料電池概述13
• 1.1.3 電化學(xué)傳感器概述13-14
• 1.2 碳材料的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 碳納米管14-15
• 1.2.2 碳黑15-16
• 1.2.3 介孔碳16-17
• 1.2.4 玻碳17
• 1.2.5 石墨烯17
• 1.2.6 其他碳材料17-18
• 1.3 碳材料的研究意義及應(yīng)用實(shí)例18-28
• 1.3.1 生物燃料電池方面18-24
• 1.3.1.1 存在的問題18
• 1.3.1.2 研究意義18-22
• 1.3.1.3 應(yīng)用實(shí)例22-24
• 1.3.2 電化學(xué)傳感器方面24-28
• 1.3.2.1 存在的問題24-25
• 1.3.2.2 研究意義25-26
• 1.3.2.3 應(yīng)用實(shí)例26-28
• 1.4 論文選題意義及主要內(nèi)容28-30
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分30-36
• 2.1 材料與試劑30-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器32
• 2.3 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)參數(shù)32
• 2.4 光照實(shí)驗(yàn)參數(shù)32-33
• 2.5 Silk C材料的合成33
• 2.6 微藻碳材料MAC的制備33-34
• 2.7 碳納米管的處理34
• 2.8 緩沖溶液配制34-36
• 第3章 微藻的培養(yǎng)36-40
• 3.1 BG11培養(yǎng)基(Blue-Green Medium)母液配制36-37
• 3.2 BG11培養(yǎng)基配制37
• 3.3 滅菌與接種37
• 3.3.1 滅菌37
• 3.3.2 接種37
• 3.4 培養(yǎng)37-38
• 3.5 注意事項(xiàng)38-40
• 第4章 碳材料在光照增強(qiáng)的微藻太陽能生物燃料電池中的應(yīng)用40-52
• 4.1 引言40-41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
• 4.2.1 CNTs/GC電極、MAC/GC電極、MDB/MAC/GC電極的制備41-42
• 4.2.2 生物陰極、生物陽極的制備42
• 4.2.3 微藻定量42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-50
• 4.3.1 陽極材料MAC的表征43-45
• 4.3.2 基于MAC的生物陽極（GDH/MDB/MAC/GC電極）45-47
• 4.3.3 基于CNTs的生物陰極（BOD/CNTs/GC電極）47-49
• 4.3.4 基于MAC、CNTs的光照增強(qiáng)的微藻太陽能生物燃料電池49-50
• 4.4 小結(jié)50-52
• 第5章 微孔蠶繭碳-離子液體混合材料在多巴胺傳感平臺(tái)中的應(yīng)用52-64
• 5.1 引言52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 5.2.1 修飾電極的制備53
• 5.2.2 實(shí)際樣的檢測53-54
• 5.3 結(jié)果與討論54-62
• 5.3.1 Silk C-IL混合材料的表征54-57
• 5.3.2 Silk C-IL/GC電極對(duì)DA的檢測57-62
• 5.4 小結(jié)62-64
• 第6章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-84
• 作者簡介及科研成果84-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳梅;;索尼公司新型生物燃料電池[J];電源技術(shù);2010年06期

  本文關(guān)鍵詞：碳材料在生物燃料電池及電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：264731