酶生物燃料电池是以酶为催化剂,将燃料的化学能转化为电能的装置,是一种清洁、高效的能量转化方式,具有燃料来源广泛、反应条件温和、生物相容性好等特点。随着生物柴油产业的蓬勃发展,对生物柴油副产物甘油的处理和利用研究正在被逐渐重视,利用生物柴油副产物甘油作为酶生物燃料电池的底物,通过能量转换的方式将生物柴油副产物甘油转换成清洁的电能,这既对副产物甘油进行了彻底的处理,又提供了清洁可靠的能源再利用方式。本论文主要进行了甘油酶生物燃料电池阳极制备方面的研究,共进行了两个体系包括以麦尔多拉蓝为介体的三维石墨烯(GN)修饰的甘油催化酶生物阳极和无介体氮掺杂碳(NOMC)修饰的甘油催化酶生物阳极的制备及性能研究。首先,本文进行了三维石墨烯材料的制备,采用修正的Hummers方法制备了氧化石墨(GO),通过超声波剥离后得到氧化石墨烯溶液,然后利用水热自组装法将氧化石墨烯进行还原同时构建三维结构,并对制备工艺条件进行了优化,运用XRD、FT-IR、Raman、SEM、TEM等手段对其进行了微观结构表征。结果表明,采用水热自组装法可以成功制备具有空间三维结构的石墨烯材料,同时,采用冷冻干燥法可以制得薄层、结构疏松、多孔的三维石墨烯,制得的三为石墨烯孔径在4~15 nm之间,具有相对大的比表面积。其次,采用制备的三维石墨烯材料作为载体,制备了基于麦尔多拉蓝为介体的三维石墨烯修饰的甘油催化酶生物阳极,该电极以玻碳电极为基底电极,三维GN为载体,麦尔多拉蓝(MB)为导电介体,用Nafion溶液固定甘油激酶(GK)和甘油-3-磷酸氧化酶(GPO)。实验中,首先对MB的溶解性和氧化还原性能进行了研究,以确定其在酶电极的固载方式。采用循环伏安法对制备的三维石墨烯修饰的甘油催化酶生物电极的制备工艺进行优化,结果显示,当Nafion溶液的质量浓度为2%、MB溶液的摩尔浓度为3 mmol/L、GK溶液与GPO溶液的体积比例为2:1时,酶修饰电极催化电流密度可以达到52.22μA/cm~2。第三,采用碳纸为基底电极,以制备的三维石墨烯修饰的甘油催化酶生物电极作为阳极,Pt/C催化剂作为阴极,Nafion膜作为电解质膜组装甘油酶生物燃料电池单体电池,并对其工作条件进行了优化,用极化曲线法和交流阻抗法对其性能进行了评价,结果显示,该甘油酶生物燃料电池具有较好的性能,其开路电位达到0.77 V,并在0.42 V取得最大功率密度为42.05μW/cm~2。最后,制备了基于氮掺杂碳(NOMC)修饰的无介体甘油催化酶生物阳极,电极中以玻碳电极为基底电极,实验室自制的NOMC为载体,Nafion作为粘结剂,GK和GPO作为酶催化剂。结果表明,自制的氮掺杂有序介孔碳表现出了高度有序的介孔孔道,且NOMC直接作为载体固定酶没有影响酶的活性,制备的酶修饰电极的最大催化电流密度达到188.25μA/cm~2,可以作为以甘油为燃料的酶生物燃料电池阳极。将甘油作为酶生物燃料电池的燃料可以为生物柴油副产物甘油的处理,提供一种清洁可靠的能源再利用方式,对促进生物柴油技术的发展具有重要意义。