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原文传递一种碳纤维及其制备方法与应用

专利名称：	一种碳纤维及其制备方法与应用
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国人民解放军军事科学院军事医学研究院
发明人：	胡宗倩;李刚勇;伯晓晨;李子涵;安渊林
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811568960.2
公开号：	CN109709187A
代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：	关畅;王春霞
分类号：	G01N27/327(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100071 北京市丰台区东大街20号
主权项：	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50～200mL/min；所述升温以速率为5～20℃/min加热至400～600℃；所述升温后保温的时间为0.5～2h；所述载气包括氮气；所述载气与所述乙炔的体积比为2～6:1；所述载气与所述乙炔混合气体的流速为50～200mL/min；所述加热的温度为以速率为5～20℃/min加热至500～700℃；所述加热的时间为1.5～4.5h。 6.权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备得到的所述碳纤维。 7.权利要求6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。 8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述葡萄糖生物传感器的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；所述葡萄糖生物燃料电池的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。 9.一种改性的葡萄糖生物传感器的分子识别元件或改性的葡萄糖/氧气生物燃料电池的工作电极的制备方法，包括如下步骤：所述葡萄糖生物传感器的分子识别元件表面或所述葡萄糖生物燃料电池的工作电极表面上浇铸权利要求6所述碳纤维的悬浮液，干燥后在上述表面上加葡萄糖氧化酶溶液浓缩，然后冷藏，即得到改性的所述葡萄糖生物传感器的分子识别元件或葡萄糖/氧气生物燃料电池的工作电极。 10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述碳纤维悬浮液为所述碳纤维与水混合制成，其浓度为2.5～7.5mg/mL；所述葡萄糖氧化酶溶液为所述葡萄糖氧化酶与PBS缓冲溶液混合制成，其浓度为5～20mg/mL，其中，所述PBS缓冲溶液的0.1M，pH值为4。
所属类别：	发明专利