伏安曲线图；
[0022]图5显示了根据本发明实施例1的碳纸电极载体的Zeta电位图；
[0023]图6显示了根据本发明实施例2的电极的循环伏安曲线图；
[0024]图7显示了根据本发明实施例3的电池结构示意图；以及
[0025]图8显示了根据本发明实施例3的电池性能测试图。
[0026]附图标记:
[0027]100:电极载体；
[0028]200:生物酶。
【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的第一方面，本发明提出了一种电极。根据本发明的实施例，参考图1，该电极包括:电极载体100以及生物酶200。该电极能够实现酶活性中心与电极载体之间的直接连通，从而具有较高的电池功率密度。
[0031 ]根据本发明的实施例，电极载体100是通过对基材进行酸处理获得的。其中，基材可以是由选自碳纸、巴克纸、石墨烯以及碳纤维的至少之一形成的。为了提高生物酶在电极载体表面固定的稳定程度，提高生物酶的负载量，可以通过酸处理，在基材的表面形成三维结构构成电极载体100，从而可以扩大电极载体的表面积，增加生物酶附着量，提高电极性能。具体地，根据本发明的实施例，由于电极载体100中含有碳纸、巴克纸、石墨烯以及碳纤维等碳电极材料，因此可以简便地通过酸处理，在电极载体100的表面形成三维结构。参考图2，电极载体100具有三维结构(参考图2b)，与平面结构的基材相比(参考图2a)，电极载体100具有更大的表面积。由此，可以增加生物酶200的附着量，提高电极性能，并可以提高生物酶200在电极载体100表面固定的稳定程度，从而可以提高该电极的使用寿命。利用上述基材获得的电极载体100，基材来源广泛，成本低廉，且具有稳定的电学以及化学性能，可以降低根据本发明实施例的电极的生产成本，且有利于该电极的推广以及工业生产。具体地，根据本发明的一个具体实施例，通过滴加或旋涂等方式，用酸浸润根据本发明实施例的基材表面，静置几分钟后，洗去基材表面的残余酸，干燥后即可得到具有三维结构的电极载体100。本领域技术人员可以理解的是，酸处理中的具体条件，酸的种类、浓度以及处理时间等参数，可以根据基材的具体组成进行调节，只要能够满足形成具有更大比表面积、生物酶能够有更好附着的三维结构即可。例如，根据本发明的具体实施例，可以采用碳纸作为基材，采用浓硫酸和浓硝酸的混酸(硫酸浓度为98.8%，硝酸浓度为95%，体积比为1:3)处理5分钟，获得电极载体100。
[0032]根据本发明的实施例，生物酶200可以为葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶。葡萄糖作为生物燃料电池的重要底物以及人体健康监测的重要监测物质，在生物燃料电池以及生物传感器中被广泛研究。葡萄糖氧化酶以及葡萄糖脱氢酶对葡萄糖具有高度的专一性，采用葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶作为生物酶200，能够为根据本发明实施例的电极提供较好的对葡萄糖氧化的催化性能，进而可以在实际使用中，提高该电极的性能。
[0033]根据本发明的实施例，生物酶200是通过静电吸附固定在电极载体100上的。具体地，“静电吸附”是通过利用不同PH值的溶液，在本发明中，可以为缓冲溶液，对生物酶进行孵育处理，利用酶的等电点，当缓冲溶液的PH接近或者低于酶的等电点时，生物酶分子带正电，反之则生物酶分子带负电。通过利用不同PH值的缓冲溶液对生物酶进行孵育处理，使生物酶带电，生物酶分子从天然折叠状态向伸展状态过渡，使生物酶蛋白质的二、三级结构充分伸展，使酶的活性中心暴露出来，从而在保持生物酶活性的同时，利用静电吸附作用将生物酶固定在电极载体上，从而可以实现活性中心与电极载体之间的直接电子传输。也即是说，通过调整缓冲溶液的pH值，可使生物酶分子从天然折叠状态向伸展状态过渡，在保证生物酶活性不失的前提下使生物酶的二、三级结构充分伸展，使酶的活性中心暴露出来，这样可以缩短酶活性中心与电极之间的距离，从而加快了酶活性中心与电极之间的电子传递。具体地，根据本发明的实施例，生物酶200可以是通过采用缓冲溶液进行孵育，再将含有经过孵育的生物酶200的缓冲溶液涂覆在电极载体100的表面，经恒温恒湿去除溶剂以及水分后，即可获得根据本发明实施例的电极;或者，将电极载体100浸泡在含有经过孵育的生物酶200的缓冲溶液中进行固定，利用静电吸附将生物酶200固定在电极载体100上。其中，缓冲溶液的pH值是基于生物酶200的等电点确定的。由此，可以根据不同的生物酶200的等电点，对缓冲溶液的具体PH值进行控制，从而可以控制孵育后的生物酶200所带的电荷种类(即带正电或者带负电)以及电荷量，进而可以在暴露生物酶200的活性中心的同时，控制生物酶200与电极载体100之间依靠静电吸附进行结合的结合程度。例如，根据本发明的具体实施例，可以采用磷酸盐缓冲溶液作为根据本发明的缓冲溶液。发明人惊奇的发现，当采用磷酸盐缓冲溶液对电极载体100进行浸泡时，电极载体100表面的电荷量也会发生变化。参考图5，当采用pH值小于7的磷酸盐缓冲溶液对电极载体100进行浸泡，随着磷酸盐缓冲溶液的PH值的降低，浸泡后的电极载体100表面的Zeta电位也随之降低，即电极载体100表面所带有的负电荷增多。由此，有利于加强电极载体100以及生物酶200之间的静电吸附作用，增加生物酶200的负载量。
[0034]本领域技术人员能够理解的是，在根据本发明实施例的电极中，如何利用生物酶200的等电点，选取具有适当pH值的缓冲溶液完成生物酶200的孵育，对该电极的最终使用效果具有重要影响。在利用缓冲溶液对生物酶200进行孵育时，既要保证生物酶200能够充分伸展，以便暴露生物酶200的活性中心，又需要保证生物酶200的生物活性；同时，由于缓冲溶液的PH值能够影响孵育后生物酶200所带电荷的种类以及带电量，因此需要根据电极载体100表面所带电荷的具体情况，选择具有适当pH值的缓冲溶液对生物酶200进行孵育，以便提高生物酶200与电极载体100之间的静电吸附力。缓冲溶液的pH接近或者低于酶的等电点时，生物酶分子带正电，反之则生物酶分子带负电。例如，根据本发明的一些实施例，生物酶200为葡萄糖氧化酶，采用经过酸处理的基体作为电极载体100时(此时电极载体100带负电)，可以选用磷酸盐缓冲溶液对生物酶200进行孵育，磷酸盐缓冲溶液的pH值可以为2?5，根据本发明的另一些实施例，磷酸盐缓冲溶液的pH值还可以小于4.2;生物酶200为葡萄糖脱氢酶时，磷酸盐缓冲溶液的PH值可以为8?7.2。具体地，当电极载体100为经过酸处理的碳纸、生物酶200为葡萄糖氧化酶时，由于酸处理后电极载体100表面存在羧基、羟基等含氧基团，因此电极载体100带负电荷;此时，可以选择pH值低于或接近葡萄糖氧化酶等电点(等电点为4.2)的磷酸盐缓冲溶液对生物酶200进行孵育，使孵育后的生物酶200带正电荷，从而可以提高生物酶200与电极载体100之间的吸附能力。
[0035]综上所述，采用本发明方法制备出的酶修饰电极具有直接电子迀移性能、电生物催化性能好，适用性广，操作简便，对环境友好，且成本低。由于氧化还原酶分子与电极载体之间形成了直接电子迀移通道，因此本发明提供的酶修饰电极能大大提高酶生物燃料电