一种固定化绿藻细胞的生物电极及其使用和测试方法技术

本发明专利技术涉及一种固定化绿藻细胞的生物电极及其使用方法。该生物电极是在平面多孔电极材料上采用硅溶胶-凝胶方法固定绿藻细胞制备而成。制备的绿藻生物电极作为工作电极，与对电极和参比电极构成三电极体系，并在电解液中加入电子介体，外加电压对电极进行光响应测试。利用所制备的绿藻生物电极可以实现绿藻光合系统与电化学系统间的电子传递，并可得到94.2微安的光电流，是藻细胞悬浮体系的光电流的25倍，国际上尚无相关的硅溶胶固定化微藻制备生物电极用于光电流研究的技术报道。本发明专利技术可实现生物光合系统与电化学系统高效耦联，表征生物体系光诱导电子传递过程，实现基于绿藻细胞的直接光电或光能-氢能转化，具有高效低成本且简单易行的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固定化绿藻细胞的生物电极及其使用方法，即在平面多孔电极材料上使用硅溶胶-凝胶方法固定绿藻细胞，构建绿藻生物电极。在电解液中加入电子介体实现绿藻细胞光反应中心与电极间的电子传递，以三电极体系并外加电压对电极进行测试。
技术介绍
绿藻制氢是目前制氢领域中的研究热点。绿藻在光合作用II过程中能将水分解成氧气、质子和电子，电子经过光合系统I的电子传递链及铁氧化还原蛋白传递给氢酶，氢酶将质子还原为氢气。绿藻产氢过程中，产氢电子来源包括依赖于PS II的直接途径和不依赖于PS II的间接途径，二者的分配比例以及具体的电子传递机理对产氢藻株的调控改造及规模产氢的实用化具有重要意义，相关研究尚未有确定性结果。由于微藻细胞内部生化反应及代谢网络的复杂性，同时其反应中心往往附着于生物膜与外界隔离，无法直接得到其内环境的信息，包括氧化还原电位与代谢产物的影响等等无法直接考察，以细胞作为对象研究其关键反应中心动力学变化规律在现阶段受到极大限制。而以生物燃料电池或电解电池技术研究绿藻产氢代谢中电子传递，即通过电子介体将生化反应中心，尤其是光合系统产生电子直接传递至电极并加以检测考察，对深入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定化绿藻细胞的生物电极，其特征在于：将绿藻细胞与硅溶胶混合涂层固定于多孔电极材料上，构建绿藻生物电极。

【技术特征摘要】
1.一种固定化绿藻细胞的生物电极，其特征在于 将绿藻细胞与硅溶胶混合涂层固定于多孔电极材料上，构建绿藻生物电极。2.按照权利要求1所述的生物电极，其特征在于 在平面多孔电极材料上采用硅溶胶-凝胶方法固定绿藻细胞； 具体操作步骤如下 1)硅溶胶的制备取四乙氧基硅烷、PH= 2-3的HCl水溶液在室温下强烈搅拌形成酸性硅溶胶，用NaOH将硅溶胶pH调整为7. 5-8. 5备用； 2)取生长对数后期的绿藻藻细胞，重悬在硅溶胶中，充分混匀，用移液器吸取混合液平铺在多孔电极材料上，在空气中风干，即制备了绿藻生物电极。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于 步骤⑴中硅溶胶的制备取四乙氧基硅烷、PH = 2-3的HCl水溶液体积比为1 8-10，搅拌时间为24-72h，酸性硅溶胶pH为2. 2-2.4。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中电极材料为碳纸、不锈钢网或钛电极；混合液平铺在多孔电极材料上的厚度1-15微米。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中绿藻藻细胞在硅溶胶中的浓度为4000-30000万个细胞/mL。6.一种权利要求1-5任一项所述的固定化绿藻细胞的生物电极的使用方法，其特征在于 以制备的绿藻生物电极作为工作电极，对电极是钼电极或钛电极，将工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆安，吕艳霞，陆洪斌，周建男，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：