柔性酶生物燃料电池（EBFCs）被认为是可穿戴设备的替代电源，其中基底电极的设计对其机械稳定性和性能输出具有重要意义。在此，我们开发了一种基于N掺杂石墨烯的集成柔性EBFC，这种氮掺杂石墨烯可以用聚酰亚胺薄膜前驱体通过简单的激光刻划法直接获得。激光刻划的N掺杂石墨烯（LSNG）具有良好的机械稳定性和导电性。更重要的是，LSNG电极具有良好的电催化性能，可以显著降低辅酶的过电位。以葡萄糖和氧气为燃料，集成柔性EBFC在开路电压（E^OCV）为0.45±0.03v时，可产生27±1.7μW cm⁻²的最大功率密度（P_max），优于或可与报道的柔性EBFC相媲美。此外，该装置的E^OCV在贮存20天后仍保持在初始值的78%，弯曲100次后几乎没有变化。总的来说，LSNG是构建集成生物燃料电池和其他灵活设备的一个很有吸引力的备选方案。
 
 
Figure 1. 激光雕刻的N掺杂石墨烯的（a）TEM图、（b）SEM图、（c）XRD图谱、（d）拉曼图谱、（e,f）C 1s和N 1s的XPS图
 
 
Figure 2. 激光雕刻的N掺杂石墨烯基底电极在含不同浓度NADH的0.1 M pH 7.4的磷酸缓冲液中的CV图和LSV图。
 

Figure 3. 在葡萄糖存在下，并含有2 mM NAD⁺的PBS缓冲液（0.1 M，pH 7.4）中LSNG/GDH的CV（a）和LSV（b）。以及分别在N₂饱和、空气饱和和O₂饱和的0.1M、ph7.4 PBS缓冲液中LSNG/BOD生物阴极的CV（c）和LSV（d）
 

Figure 4. 单个LSI-EBFC在不同葡萄糖浓度下的极化曲线（a）和功率输出曲线（b）。
  
       相关研究成果于2020年由青岛农业大学Li Feng课题组，发表在ACS Sustainable Chem. Eng.（doi:10.1021/acssuschemeng.0c03051）上，原文：Laser-Scribed N-Doped Graphene for Integrated Flexible Enzymatic Biofuel Cells。

转自《石墨烯杂志》公众号