一种微生物电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种微生物电极及其制备方法和应用，在电极构建过程中，向pH、温度等条件适于微生物生存的导电水凝胶聚单体溶液中加入适量电化学活性微生物，形成微生物细胞均匀分散的菌悬液。在菌悬液中浸入惰性导电材料，然后在温和条件下，令导电水凝胶单体聚合固化，将电化学活性微生物固定在成型后的导电水凝胶内，从而形成微生物电极。该方法通过包埋固定化提高了微生物电极上富集的微生物的数量，同时增加了微生物与电极材料之间接触面积，从而降低了微生物向电极传递电子的阻力。该微生物电极作为微生物燃料电池阳极可以提高微生物燃料电池输出电压及功率密度；微生物电极作为电化学型的微生物传感器则可以通过提高电流输出改善微生物传感器的灵敏度。

Microbial electrode, preparation method and application thereof

The invention discloses a microbial electrode and a preparation method and application in electrode construction process, adding to the electrochemical activity of microbial pH and temperature conditions for microbial life conductive hydrogel poly monomer solution, the formation of microbial cells dispersed bacterial suspension. In the bacterial suspension in inert conductive material, and then under mild conditions to conductive hydrogel monomer polymerization curing, conductive hydrogel fixed electrochemically active microorganisms in after forming, thus forming a microbial electrode. The immobilized enrichment increased the number of micro-organisms on the electrode, while increasing the contact area between the microorganism and the electrode material, thereby reducing the electron transfer resistance to microbial electrode. The microbial electrode as the anode of microbial fuel cell can improve the microbial fuel cell output voltage and power density; microbial microbial sensor electrode as a type of electrochemical can improve the sensitivity of the current output to improve the microbial sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种微生物电极及其制备方法和应用
本专利技术涉及微生物燃料电池和微生物传感器
，特别是涉及一种微生物电极及其制备方法和应用。
技术介绍
微生物电极是一种将具有电化学活性的微生物或完整细胞作为催化剂或敏感元件与电极结合在一起而构成的，它通过微生物的新陈代谢作用分解底物，将其中的化学能转化为电能或电信号的装置。微生物电极可以作为微生物燃料电池阳极和电化学微生物传感器电极使用。微生物燃料电池能将有机物中蕴含的化学能转化为电能，是一种理想的污水处理和清洁能源技术，其中实现能源转化的关键部件就是作为阳极的微生物电极。微生物电极是电化学型微生物传感器的核心部件。微生物代谢过程中产生的电信号与在其所处的环境中的有机物含量及组成有关，微生物传感器可以通过测量微生物电极产生的电流、电压等电信号得到底物浓度及组成相关的信息。传统微生物电极的构建方式主要是通过吸附的方式在预制好的电极表面富集电化学活性微生物。这样的做法由于电极表面积有限，所能富集的电化学活性微生物数量受到很大限制。在传感器电极制备过程中也经常使用用聚乙烯醇、海藻酸钠等高分子材料将电化学活性微生物粘附到电极表面。但由于一般高分子材料都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)调节导电水凝胶聚合前的单体溶液，使其pH、温度等条件适于微生物生存。(2)向导电水凝胶聚单体溶液中加入适量电化学活性微生物，形成微生物细胞均匀分散的菌悬液。(3)在菌悬液中浸入惰性导电材料，然后在温和条件下令导电水凝胶单体聚合固化，将电化学活性微生物固定在成型后的导电水凝胶内，形成微生物电极。

【技术特征摘要】
1.一种微生物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)调节导电水凝胶聚合前的单体溶液，使其pH、温度等条件适于微生物生存。(2)向导电水凝胶聚单体溶液中加入适量电化学活性微生物，形成微生物细胞均匀分散的菌悬液。(3)在菌悬液中浸入惰性导电材料，然后在温和条件下令导电水凝胶单体聚合固化，将电化学活性微生物固定在成型后的导电水凝胶内，形成微生物电极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的导电水凝胶为聚苯胺/聚乙烯醇复合导电水凝胶。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微生物电池的制备具体步骤为：(1)在2.0mL10％聚乙烯醇溶液中加入0.46ml苯胺配置成溶液A。称取0.25g过硫酸铵溶解于0.5mL去离子水中制得溶液B。将两种溶液冷却至4℃备用。(2)在前述A溶液中分散20mg大肠杆菌后，令A、B溶液混合，在混合溶液中浸入一束惰性导电材料，在-10℃冷冻令其凝固，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢达杰，王华，周蓉，
申请(专利权)人：天津天狮学院，
类型：发明
国别省市：天津,12