[发明专利]一种基于葡糖淀粉酶与纳米金共修饰的碳纳米材料杂化阳极的淀粉生物燃料电池

权利要求书

1.一种淀粉生物燃料电池的阳极，其特征在于，由基底电极、包覆于所述基底电极上的碳纳米材料层、电化学沉积在碳纳米材料层上的金纳米颗粒以及通过异型双功能交联剂固定在碳纳米材料层的葡糖淀粉酶组成，其中金纳米颗粒通过电化学沉积法分布在碳纳米材料层表面，异型双功能交联剂为N-羟基琥珀酰亚胺酯1-芘丁酸（PASE），交联剂通过一端的芘丁基团与碳纳米材料层表面固定，另一端通过酰胺基与葡糖淀粉酶表面氨基相互作用进行交联，从而将葡糖淀粉酶选择性的固定到碳纳米材料层表面。

2.根据权利要求1所述淀粉生物燃料电池的阳极，其特征在于，所述碳纳米材料为碳纳米纤维（CNFs）、碳纳米管中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述淀粉生物燃料电池的阳极，其特征在于，碳纳米材料为碳纳米纤维。

4.根据权利要求1或2所述淀粉生物燃料电池的阳极，其特征在于，所述金纳米颗粒直径为8-13nm。

5.一种淀粉生物燃料电池的阳极的制备方法，包括如下步骤：

（1）基底电极预处理后表面进行碳纳米材料修饰，然后通过电化学沉积法在碳纳米材料修饰电极表面沉积金纳米颗粒；

（2）通过异双功能交联剂：N-羟基琥珀酰亚胺酯1-芘丁酸（PASE）将葡糖淀粉酶选择性固定在表面沉积金纳米颗粒的碳纳米材料修饰电极表面。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述预处理为：将基底电极分别用直径0.3和0.05微米的氧化铝粉末进行彻底打磨抛光，然后在无水乙醇与去离子水中超声清洗，之后氮气吹干备用。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，基底电极为工作面积为直径0.3mm的玻碳电极。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碳纳米材料修饰为：将碳纳米纤维分散于DMF溶剂中，然后将其滴涂到预处理后的基底电极表面，并将电极放入37℃平流烘箱中干燥。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将6-8 µl浓度为3mg/ml的分散于DMF溶剂中的碳纳米纤维滴涂到预处理后的玻碳电极表面，并将电极放入37℃平流烘箱中干燥两小时。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述电化学沉积法为：碳纳米材料修饰电极为工作电极，石墨片为对电极，Ag/AgCl为参比电极，在浓度为0.2 mM的氯金酸溶液当中采用恒电位电化学沉积的方法进行金纳米颗粒的电化学沉积，施加电位为-0.2V，通电时间10-15分钟。

11.根据权利要求5-10任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将异双功能交联剂：N-羟基琥珀酰亚胺酯1-芘丁酸（PASE）溶于DMF溶剂中，制备成浓度为8mM的溶液，然后将10µl 8mM溶液滴到表面沉积金纳米颗粒的碳纳米材料修饰电极表面并置于30℃平流烘箱中干燥4-6小时，用去离子水冲洗，去掉未通过π-π堆积吸附到碳纳米材料表面的PASE，然后将电极浸入到浓度为5mg/ml的葡糖淀粉酶溶液中过夜进行交联反应。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）还包括：在交联反应之后，先用去离子水冲洗电极，然后将电极放入pH7.4的PBS缓冲液当中，施加-0.1V电位进行电极极化清洗，通电时间10-15分钟，从而去除未特异性吸附的葡糖淀粉酶和金纳米颗粒表面的其他干扰性阳离子。

13.权利要求1-4任一项所述阳极或权利要求5-12任一项制备方法制备的阳极作为淀粉生物燃料电池阳极的应用。

14.一种淀粉生物燃料电池，其包括权利要求1-4任一项所述淀粉生物燃料电池的阳极或权利要求5-12任一项制备方法制备的淀粉生物燃料电池的阳极。