一种碳纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维及其制备方法与应用。它的制备方法，包括如下步骤：将泡沫镍作为基底置于反应器皿中，除去体系中的空气，然后以乙炔作为碳源，采用化学气相沉积方法反应，即得到碳纤维。本发明专利技术所述碳纤维在制备葡萄糖生物传感器和/或葡萄糖/氧气生物燃料电池中的应用。本发明专利技术葡萄糖生物传感器，其分子识别元件表面包覆所述碳纤维；且所述碳纤维上固定葡萄糖氧化酶。本发明专利技术葡萄糖生物燃料电池，其工作电极表面包覆所述碳纤维；且所述碳纤维上固定所述葡萄糖氧化酶。本发明专利技术碳纤维在葡萄糖生物传感器和GBFC应用中表现出良好的电化学性能。

A Carbon Fiber and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a carbon fiber and a preparation method and application thereof. The preparation method comprises the following steps: putting foam nickel as a substrate in a reaction vessel, removing air from the system, and then using acetylene as carbon source, and adopting chemical vapor deposition method to obtain carbon fiber. The carbon fibers of the invention are used in the preparation of glucose biosensors and/or glucose/oxygen biofuel cells. The glucose biosensor of the invention comprises a molecular recognition element surface coated with the carbon fiber and a glucose oxidase fixed on the carbon fiber. The working electrode surface of the glucose biofuel cell is coated with the carbon fiber, and the glucose oxidase is fixed on the carbon fiber. The carbon fiber of the invention has good electrochemical performance in the application of glucose biosensor and GBFC.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种碳纤维及其制备方法与应用，具体涉及一种电极及其制备方法，以及生物传感器和生物燃料电池，属于材料领域。
技术介绍
酶生物燃料电池(EBFCs)是利用酶在中性条件下(例如，接近室温、中性pH)从生物燃料中产生电力的装置。与使用贵金属作为催化剂的传统燃料电池相比，EBFCs由于其低成本和高催化效率引起了极大兴趣。在这些EBFC中，葡萄糖/氧气生物燃料电池(GBFC)主要利用葡萄糖氧化酶(GOx)在阳极将葡萄糖氧化成葡萄糖酸内酯，利用漆酶(Lac)或胆红素氧化酶在阴极将氧气还原成水。然而，GBFCs具有功率输出低等严重缺点，这主要是由于GOx的氧化还原活性位点与电极之间的电子转移缓慢引起的，因为大部分酶的氧化还原活性位点深深地嵌入蛋白质内部。另一方面，GOx在电极表面的变性会导致随时间推移的不稳定性。迄今为止，人们主要通过使用导电碳材料作为电“导线”将酶固定到电极表面上来实现从酶的氧化还原活性位点到电极的直接电子转移(DET)。实现电子转移的另一种模式是所谓的介体电子转移(MET)，在酶催化反应期间产生的电子通过氧化还原介体从酶氧化还原活性位点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维的制备方法，包括如下步骤：将泡沫镍作为基底置于反应器皿中，除去体系中的空气，然后以乙炔作为碳源，采用化学气相沉积方法反应，即得到碳纤维。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维的制备方法，包括如下步骤：将泡沫镍作为基底置于反应器皿中，除去体系中的空气，然后以乙炔作为碳源，采用化学气相沉积方法反应，即得到碳纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述泡沫镍为镍纳米粒子包覆的泡沫材料；制备所述泡沫镍包括如下步骤：对所述泡沫材料氧化处理，然后进行化学镀镍，即得；所述方法中还包括将所述碳纤维在惰性气氛中退火的步骤。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述泡沫材料包括聚氨酯泡沫、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和酚醛树脂中的至少一种；所述泡沫材料氧化处理包括如下步骤：将所述泡沫材料采用碱液清洗，浸入KMnO4/H2SO4水溶液中氧化，然后用草酸水溶液清洗；所述碱液为NaOH/Na2CO3水溶液；所述NaOH/Na2CO3水溶液中NaOH浓度为1～10g/L，Na2CO3浓度为2～20g/L；所述KMnO4/H2SO4水溶液中KMnO4浓度为1～10g/L，H2SO4浓度为2～20mL/L；所述草酸水溶液的质量百分浓度为15～35％；所述惰性气氛为氩气；所述退火的温度为850～1600℃，时间为1～4h。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述化学气相沉积方法的过程如下：N2/H2混合气体清洗所述泡沫镍，同时升温并保温，然后通过载气将所述乙炔通入所述反应器皿中加热反应，然后关闭进料气体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述N2/H2混合气体中N2、H2的体积比为5～20:1；所述N2/H2混合气体的流速为50～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宗倩，李刚勇，伯晓晨，李子涵，安渊林，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院军事医学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11