一种酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种酶‑细胞级联的石墨烯水凝胶电极及其制备方法和应用；本发明专利技术所述石墨烯水凝胶电极以碳布为基底，在碳布基底上负载酶‑细胞级联的石墨烯水凝胶；所述酶‑细胞级联的石墨烯水凝胶是在三维多层多孔结构的石墨烯中负载表达解聚酶的发酵菌；所述石墨烯水凝胶电极能够作为以淀粉为碳源的微生物燃料电池的阳极材料，进行淀粉的降解；在淀粉降解过程中，淀粉经过解聚酶的解聚、发酵菌的发酵作用转化为有机酸，然后由电活性菌释放出有机酸中的电子，从而提高电子释放效率，同时石墨烯水凝胶能够形成高效的电子收集网络，从而减少电子转移/收集过程中的电子损失、提高微生物燃料电池的功率密度，具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料制备以及微生物燃料电池，具体涉及一种酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极及其制备方法和应用。

技术介绍

1、生物质是一种重要的可再生绿色能源，是各类新能源中最丰富的资源之一。生物质可转化为不同的能源产品，其中将生物质转化为电能是一项前景广阔的绿色能源技术。淀粉是最常见的多糖之一，广泛存在于各种植物衍生的生物质中，其能量密度为3000mj/kg，甚至高于传统的锂电池。因此，淀粉可被视为微生物燃料电池的可持续燃料。目前，利用天然生物质资源实现生物质转化为电能有两种常见技术：固体氧化物燃料电池和微生物燃料电池。然而，固体氧化物燃料电池的工作温度较高(500至1,000℃)，微生物燃料电池(bfc)采用全细胞或酶作为生物催化剂，直接将有机化合物转化为电能，与其他燃料电池相比，微生物燃料电池具有催化剂可再生、成本低、燃料多样化、操作条件温和安全、生态友好和生物相容性好等巨大优势，其有望成为下一代可再生能源而备受关注。

2、目前，已经研究出各种基于酶或微生物的淀粉微生物燃料电池，如：将发酵菌和产电菌结合可以构建以淀粉为碳源的微生物燃料电池；本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述异化金属还原菌包括但不限于奥奈达希瓦氏菌、硫还原地杆菌、沼泽红假单胞菌中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述发酵菌包括表达解聚酶的基因工程大肠杆菌、表达解聚酶的基因工程酵母菌、牛链球菌、肺炎克雷伯菌、拜氏梭菌中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，...

【技术特征摘要】

1.一种酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述异化金属还原菌包括但不限于奥奈达希瓦氏菌、硫还原地杆菌、沼泽红假单胞菌中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述发酵菌包括表达解聚酶的基因工程大肠杆菌、表达解聚酶的基因工程酵母菌、牛链球菌、肺炎克雷伯菌、拜氏梭菌中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述异化金属还原菌菌泥在混合体系中的od600为1-4；所述表达解聚酶的发酵菌菌泥在混合体系中的od600为1-4。

5.根据权利要求1所述的酶-细胞级联的石墨烯水凝胶电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍阳春，杜佳鑫，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：