柔性酶生物燃料電池（EBFCs）被認為是可穿戴設(shè)備的替代電源，其中基底電極的設(shè)計對其機械穩(wěn)定性和性能輸出具有重要意義。在此，我們開發(fā)了一種基于N摻雜石墨烯的集成柔性EBFC，這種氮摻雜石墨烯可以用聚酰亞胺薄膜前驅(qū)體通過簡單的激光刻劃法直接獲得。激光刻劃的N摻雜石墨烯（LSNG）具有良好的機械穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。更重要的是，LSNG電極具有良好的電催化性能，可以顯著降低輔酶的過電位。以葡萄糖和氧氣為燃料，集成柔性EBFC在開路電壓（E
OCV）為0.45±0.03v時，可產(chǎn)生27±1.7μW cm
−2的最大功率密度（P
max），優(yōu)于或可與報道的柔性EBFC相媲美。此外，該裝置的E
OCV在貯存20天后仍保持在初始值的78%，彎曲100次后幾乎沒有變化。總的來說，LSNG是構(gòu)建集成生物燃料電池和其他靈活設(shè)備的一個很有吸引力的備選方案。
Figure 1. 激光雕刻的N摻雜石墨烯的（a）TEM圖、（b）SEM圖、（c）XRD圖譜、（d）拉曼圖譜、（e,f）C 1s和N 1s的XPS圖
Figure 2. 激光雕刻的N摻雜石墨烯基底電極在含不同濃度NADH的0.1 M pH 7.4的磷酸緩沖液中的CV圖和LSV圖。
Figure 3. 在葡萄糖存在下，并含有2 mM NAD
+的PBS緩沖液（0.1 M，pH 7.4）中LSNG/GDH的CV（a）和LSV（b）。以及分別在N
2飽和、空氣飽和和O
2飽和的0.1M、ph7.4 PBS緩沖液中LSNG/BOD生物陰極的CV（c）和LSV（d）
Figure 4. 單個LSI-EBFC在不同葡萄糖濃度下的極化曲線（a）和功率輸出曲線（b）。
相關(guān)研究成果于2020年由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)Li Feng課題組，發(fā)表在ACS Sustainable Chem. Eng.（doi:10.1021/acssuschemeng.0c03051）上，原文：Laser-Scribed N-Doped Graphene for Integrated Flexible Enzymatic Biofuel Cells。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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