酶生物燃料電池（EBFCs）可以將燃料中的化學(xué)能或生物化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,因而備受關(guān)注。EBFC以生物質(zhì)為燃料,工作條件溫和,可作為綠色生物能源,也可作為植入型醫(yī)療、自供能傳感設(shè)備的能源供給。而基于生物燃料電池的自供能生物傳感器綜合了生物燃料電池自我供能的特點(diǎn)和傳統(tǒng)生物傳感器對(duì)目標(biāo)分析物選擇性檢測(cè)的特性,近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。本論文主要著眼于研究基于生物燃料電池的自供能傳感器的新應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:1、氮摻雜空心碳納米球用于高能量密度生物燃料電池的構(gòu)建及microRNA-21自供能檢測(cè)酶生物燃料電池（EBFCs）被認(rèn)為是解決能源需求的一種有潛力的方法。同時(shí)其作為綠色生物能源,可作為可植入型醫(yī)療、自供能傳感設(shè)備的能源供給,高性能酶生物燃料電池的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。而尋找優(yōu)異的電極材料是提高EBFC功率輸出的關(guān)鍵。本工作通過(guò)微波輔助水熱法,一步合成了電化學(xué)活性優(yōu)異的氮摻雜空心碳納米球（pNHCSs）,進(jìn)一步復(fù)合金納米粒子（AuNP）,以pNHCSs/AuNP為電極基底材料,構(gòu)建的GOD/BOD EBFC的最大輸出功率達(dá)到了 225±0.9μW cm-2;基于此高性能EBFC,我們?cè)O(shè)計(jì)了新型自供能傳感... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１－２．?—種植入血管的ＥＢＦＣ示意圖（設(shè)想）：通過(guò)陽(yáng)極葡萄糖氧化和陰極氧氣還原作用獲取電能

＿??￥南京大學(xué)碩士學(xué)位論文?第一章??＼?ｂｌｏｏｄ?Ｉ??＞＜＾＼ｖｅｓｓｅｉ?＾??Ｉ?｜?—ｃａｔｈｏｄｅ??ｓ＼￣??ｂｌｏｏｄ?ｆｌｏｗ??圖１－２．?—種植入血管的ＥＢＦＣ示意圖（設(shè)想）：通過(guò)陽(yáng)極葡萄糖氧化和陰極氧氣還原作用獲取電能。??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｆｕｔｕｒｉｓｔｉｃ?ｖｉｓｉｏｎ?ｏｆ?ａｎ?ｅｎｚｙｍｅ－ｂａｓｅｄ?ｂｉｏｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｉｍｐｌａｎｔｅｄ?ｉｎ?ａ?ｂｌｏｏｄ?ｖｅｓｓｅｌ?ｆｏｒ??ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐｏｗｅｒ?ｂｙ?ｇｌｕｃｏｓｅ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｏｎ?ａｎ?ａｎｏｄｅ?ａｎｄ?ｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｎ?ａ?ｃａｔｈｏｄｅ＾４＾．??１．２．１酶生物燃料電池的性能特征??生物燃料電池的性能可以通過(guò)其開(kāi)路電壓，最大輸出功率，輸出電流等來(lái)表征。如??圖ｌ－３ａ是陰陽(yáng)兩極分別用ＬＳＶ測(cè)定的極化曲線，可以分別知道陽(yáng)極氧化和陰極還原的??起始電位，兩極歐姆降的影響和理論開(kāi)路電位（ＯＣＶ）。圖ｌ－３ｂ是組裝成電池后的極化??曲線，其中在低電流密度下，電壓迅速下降，這部分電壓用于驅(qū)動(dòng)發(fā)生氧化反應(yīng)或還原??反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移，取決于電池過(guò)電壓和電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。之后電壓緩慢下降，這部分為??歐姆損失部分，是由離子和質(zhì)子通過(guò)溶液，電子流經(jīng)電路產(chǎn)生的，受材料、界面和整體??阻抗的影響。而后在高電流密度下為傳質(zhì)損失，電池因?yàn)槿剂虾脱趸瘎┹斔筒蛔愣拗??了反應(yīng)速率。圖ｌ－３ｃ為電池輸出功率圖，其最大值代表生物燃料電池的最大功率，可??以得到在什么電位下達(dá)到最大輸出功率。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）????ｏｕｔｐｕ

ｆｆｌ??￥南京大學(xué)碩士學(xué)位論文?第一章??＿輕：｜?％??Ｖ＾ｙｓｉＬｒ?％?－?ｗ??？ｓｒ?魚(yú)??Ｃｅｌｌｕｔｏｓ？?！?ＣＮＴ－＾ｎｚｙｍｅ??ｆＵｍ?ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ?ｐ＾ｍ??扭ｍ??圖１－４．葡萄糖生物燃料電池的設(shè)計(jì)示意圖和生物陽(yáng)極截面的ＳＥＭ圖。??Ｆｉｇ．?１－４．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｅ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?ａ?ＧＢＦＣ?ａｎｄ?ＳＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ａ?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ??ｂｉｏａｎｏｄｅ［４２】．??Ｃｏｓｎｉｅｒ等Ｍｌ通過(guò)力學(xué)壓縮，壓縮酶和多壁碳納米管混合物，構(gòu)建了無(wú)媒介體的葡??萄糖生物燃料電池（圖１－４）。通過(guò)液壓機(jī)壓縮后，葡萄糖氧化酶和漆酶被固定在碳管模??板中，縮短了納米管和酶活性位點(diǎn)間的距離，提高了電子傳遞速率，實(shí)現(xiàn)了碳管和酶活??性中心的直接電子傳輸，使得ＤＥＴ性能提高。通過(guò)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)此燃料電池功率輸出??達(dá)到了?１．２５?ｍＷｃｎＴ２，開(kāi)路電壓（ＯＣＶ）達(dá)到了?０．９５?Ｖ。之后該組還嘗試了通過(guò)機(jī)械壓??縮在ＣＮＴｓ／ＧＯＤ生物陽(yáng)極中加入媒介體（萘醌）［４３】，構(gòu)建了有電子中介體的生物燃料??電池，此電池中直接電子傳輸和間接電子傳輸共同作用，輸出功率達(dá)到了?１．５４?ｍＷ?ｃｍ－２。??可見(jiàn)簡(jiǎn)單的通過(guò)機(jī)械壓縮縮短酶與電極間距離就大幅增加了性能。??也有很多工作利用碳納米管與其他材料復(fù)合來(lái)用作ＥＢＦＣ基底材料。如Ｐｅｔｅｒ?Ｔｓｅｎｇ??等［４４］基于碳納米管，復(fù)合絲素蛋白，成功構(gòu)建了柔性生物燃料電池電極（圖１－５）。絲??素蛋白可以有效提高材料力學(xué)性質(zhì)，堅(jiān)固納米空間結(jié)構(gòu)，提高材料化學(xué)穩(wěn)定性，而且生?


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