KR20190132134A - 미세조류 슬러지로부터 생산된 바이오차를 이용한 전자전달물질의 제조방법 - Google Patents

미세조류 슬러지로부터 생산된 바이오차를 이용한 전자전달물질의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세조류 슬러지로부터 바이오차를 제조하는 방법, 상기 제조된 바이오차를 이용하여 전자전달물질을 제조하는 방법 및 상기 제조된 전자전달물질을 이용한 효소연료전지 및 바이오센서에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 미세조류를 활용하고 버려진 미세조류 슬러지로부터 바이오차를 생산하고, 이를 전자전달물질로 활용함으로써 버려지는 미세조류 슬러지를 생물자원으로 사용하는 새로운 방법을 제공한다.
또한, 상기 제조된 바이오차와 수산화코발트, 키토산이 결합된 합성물을 전극 기재의 표면에 균일하게 증착시키고, 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 고정화함으로써 균일성과 안정성이 높고, 효소의 활성도가 향상된 전극을 제공하며, 상기 전극을 효소연료전지 또는 글루코오스 바이오센서에 적용함으로써 전력량과 센서 감도를 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

미세조류 슬러지로부터 생산된 바이오차를 이용한 전자전달물질의 제조방법{Method for preparing electron transfer material using biochar produced from microalgae sludge}
본 발명은 미세조류 슬러지로부터 바이오차를 제조하는 방법, 상기 제조된 바이오차를 이용하여 전자전달물질을 제조하는 방법 및 상기 제조된 전자전달물질을 이용한 효소연료전지 및 바이오센서에 관한 것이다.
미세조류는 조류 중에서 크기가 매우 작고 물속에서 자유롭게 떠다니며 스스로 광합성을 통해 영양분을 생성하는 독립영양생물이자 단세포 생물이다. 종래 미세조류는 단순히 적조와 녹조의 발생에 영향을 끼치는 불필요한 생물로 여겨졌으나, 최근 광합성을 통한 산소의 생산, 다양한 물질과 영양분의 보유라는 특성을 통해 바이오에너지 생산, 미래의 식량, 화장품의 원료, 온실가스의 감소 등 다양한 분야에서 기존 원료에 비해 우수한 능력을 가진다는 점이 알려지면서 미세조류를 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 효소연료전지(enzymatic fuel cell)가 최근 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 효소연료전지는 효소를 촉매로 사용하며, 상온, 상압, 자연 발생적 pH 등의 조건하에서 작동이 가능하도록 인체에 무해한 물질을 이용하여 제조되며, 그 크기가 작다는 점에서 의학, 바이오연료센서(biosensor), 소형 전자제품의 배터리 등 실생활에서 많은 응용이 가능하다.
이러한 효소연료전지에 있어서 효소의 안정도와 활성도를 높이고, 최적화된 전자전달 환경을 형성하는 것은 무엇보다도 중요하다. 따라서, 전자 전달체에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 효소연료전지는 효소의 안정성과 관련하여 짧은 존속기간, 낮은 전류밀도, 낮은 출력밀도 등의 문제가 야기되기 때문에 이러한 문제를 해결하기 위한 지속적인 연구가 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서는 미세조류를 활용하고 버려진 미세조류 슬러지로부터 바이오차를 제조하고, 상기 바이오차를 이용하여 전자전달물질을 제조하는 방법, 상기 제조된 전자전달물질을 포함함으로써 균일성과 안정성이 높고, 효소의 활성도가 향상된 효소연료전지 및 바이오센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,
미세조류 슬러지를 탄화시켜 바이오차를 제조하는 단계;를 포함하는 바이오차의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 탄화는 질소가스 분위기 및 600-1000 ℃의 온도로 1-3 시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 바이오차를 분산시킨 용액에 CoCl2·H2O를 넣어 반응시킨 후, 상기 반응용액에 NH4OH를 넣어 반응시켜서 바이오차/수산화코발트 합성물을 제조하는 단계; 및 상기 바이오차/수산화코발트 합성물을 키토산 용액과 반응시켜 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 제조하는 단계;를 포함하는 전자전달물질의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 키토산 용액은 용매로서 아세트산(acetic acid)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극 기재; 상기 전극 기재 표면에 증착된, 제3항에 따라 제조된 전자전달물질; 및 상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 포함하는 전극을 포함하는 효소연료전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 전극 기재; 상기 전극 기재 표면에 증착된, 제3항에 따라 제조된 전자전달물질; 및 상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소를 포함하는 전극을 포함하는 글루코오스 바이오센서를 제공한다.
본 발명에 따르면, 미세조류를 활용하고 버려진 미세조류 슬러지로부터 바이오차를 생산하고, 이를 전자전달물질로 활용함으로써 버려지는 미세조류 슬러지를 생물자원으로 사용하는 새로운 방법을 제공한다.
또한, 상기 제조된 바이오차와 수산화코발트, 키토산이 결합된 합성물을 전극 기재의 표면에 균일하게 증착시키고, 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 고정화함으로써 균일성과 안정성이 높고, 효소의 활성도가 향상된 전극을 제공하며, 상기 전극을 효소연료전지 또는 글루코오스 바이오센서에 적용함으로써 전력량과 센서 감도를 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa) 조류의 물질 수지를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에서 사용된 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa) 조류의 산 추출 공정전 표면을 나타낸 SEM 이미지, (b)는 산 추출 공정을 통해 수득한 조류 슬러지의 표면을 나타낸 SEM 이미지이고, (c) 및 (d)는 조류 슬러지를 탄화시켜 제조한 바이오차의 표면을 나타낸 SEM 및 HRTEM 이미지이다.
도 3의 (a), (b)는 바이오차/수산화코발트 합성물의 표면을 나타낸 SEM 이미지 및 HRTEM 이미지이고, (c)는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 표면을 나타낸 SEM 이미지 및 EDX 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 효소 연료전지 시스템에 적용하여 순환전압전류를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 효소 연료전지 시스템에 적용하여 출력밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 그라파이트 옥사이드/수산화코발트/키토산 합성물을 효소 연료전지 시스템에 적용하여 출력밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 글루코오스 바이오센서에 적용하여 센서 감도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 미세조류 슬러지를 탄화시켜 바이오차를 제조하는 단계;를 포함하는 바이오차의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 미세조류는 클로렐라 또는 스피룰리나일수 있으며, 바람직하게는 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa)일 수 있다.
상기 미세조류 슬러지는 미세조류를 건조시킨 후 분쇄하여 제조한 분말에 대해 산 추출 공정을 수행하여 수득한 것일 수 있다.
또한, 상기 미세조류 슬러지로부터 바이오차로 전환되는 효율을 향상시키기 위해 상기 탄화는 질소가스 분위기 및 600-1000 ℃의 온도로 1-3 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 제조된 미세조류 슬러지로부터 생산된 바이오차는 하기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 다양한 표면 특성과 층 구조에 의한 특징을 가지며, 특히 넓은 표면적을 가지는 등, 그라파이트 옥사이드와 유사한 특징을 가지는 바 종래 전기에너지의 전환/저장 시스템을 위한 탄소 물질로 이용되는 산화 그라파이트를 대체할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 바이오차를 분산시킨 용액에 CoCl2·H2O를 넣어 반응시킨 후, 상기 반응용액에 NH4OH를 넣어 반응시켜서 바이오차/수산화코발트 합성물을 제조하는 단계; 및 상기 바이오차/수산화코발트 합성물을 키토산 용액과 반응시켜 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 제조하는 단계;를 포함하는 전자전달물질의 제조방법을 제공한다.
수산화코발트(cobalt hydroxide)는 전기화학적 산화환원 활성물질이며, 큰 층상 구조로 이루어져 있기 때문에 알카리 베터리, 연료전지, 2차전지, 슈퍼캐패시터의 소재로 많이 활용되고 있다.
따라서, 상기 바이오차/수산화코발트 합성물은 바이오차와 수산화코발트가 결합되어 전기화학적인 특성을 증가시키는 효과를 가진 전자전달체(mediator)의 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 바이오차/수산화코발트 합성물은 상기 키토산 용액과의 반응을 통해 상기 바이오차/수산화코발트 합성물의 표면에 키토산이 균일하게 고정되며, 높은 안정성을 가지게 되므로, 이를 효소연료전지용 전극에 적용할 경우 효소의 안정성과 활성도가 증가할 뿐만 아니라 효소연료전지의 출력밀도와 전류밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 전자전달물질을 포함하는 효소연료전지 및 글루코오스 바이오센서를 제공한다.
구체적으로 상기 효소연료전지는 전극 기재; 상기 전극 기재 표면에 증착된, 상기 제조된 전자전달물질; 및 상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 포함하는 전극을 포함할 수 있으며,
상기 글루코오스 바이오센서는 전극 기재; 상기 전극 기재 표면에 증착된, 상기 제조된 전자전달물질; 및 상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소를 포함하는 전극을 포함할 수 있다.
이때, 상기 전극 기재로는 금, 은, 백금, 구리, 알루미늄, 탄소나노튜브, 그라핀 등 다양한 금속 소재 및 탄소 소재가 사용될 수 있다.
또한, 상기 전자전자전달 물질의 증착은 예컨대, 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물(전자전달물질)이 용해되어 있는 용액에 전극 기재를 담그고, 상기 전극 기재가 (-) 전하를 띠도록 전기를 인가하여 상기 전극 기재의 표면에 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물이 증착되게 하는 과정으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소의 고정화는 예컨대, 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소와 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 가교화합물을 사용하여 수행될 수 있다.
이때, 상기 가교화합물로는 EDC 및 NHS를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소와 가교화합물인 EDC 및 NHS를 혼합한 용액을 제조하고, 여기에 상기 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물이 표면에 증착된 전극 기재를 담가서 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소가바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 표면에 EDC 및 NHS를 매개하여 고정화되게 하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 EDC 및 NHS는 공유결합에 의해 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소와 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 결합시킨다.
상기에서 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 산화그라파이트/수산화코발트/키토산 합성물의 표면에 고정시키는 방법은 상기 공유결합에 의한 방법 외에 이 분야에서 공지된 방법들이 제한 없이 사용될 수 있다.
이때, 상기 산화반응용 효소 및 환원반응용 효소로는 이 분야에서 공지된 것들이 사용될 수 있으며, 예컨대, 포도당을 기질로 사용하는 경우, 산화반응용 효소로는 글루코오스 옥시다아제(glucose oxidase), 글루코오스 디하이드로지네이즈(glucose dehydrogenase), 셀룰로오스 디하이드로지네이즈(cellobiose dehydrogenase), 디하이드로지네이즈(dehydrogenase) 등이 사용될 수 있으며, 환원반응용 효소로는 라케이즈(laccase), 홀스래디쉬퍼옥시다아제(horseradish peroxidas), 빌리루빈 옥시다아제(bilirubin oxidase) 등이 사용될 수 있다.
이하에서는 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
실시예 1. 조류 슬러지 분말 제조
미세조류로서, 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa)를 건조시켜 제조한 분말을 WUDI LV QI BIOENGINEERING Co., Ltd. (중국)로부터 구입하였다. 상기 미세조류 분말 1 kg에 대해 산 추출공정을 통해 조류 슬러지를 제조하였다. 구체적으로, 상기 미세조류 분말을 20 mL vial에서 고/액비 100 g/L, 산 농도 2%로 설정하고, 멸균기에서 121℃, 15분 동안 열처리하였다. 원심분리를 통해 가수분해된 상층액의 유용 물질을 제외한 슬러지를 건조 후에 분말화시켜 조류 슬러지 분말(900 g)을 제조하였다.
실시예 2. 조류 슬러지로부터 바이오차 제조
상기 실시예 1을 통해 제조된 조류 슬러지 분말을 알루미나 시료 접시에 넣고, 질소 가스(300 ml/min)를 주입하면서 800도에서 2시간 동안 탄화시켜 바이오차(270 g)를 제조하였다.
실시예 3. 바이오차 /수산화코발트/키토산 합성물(전자전달물질) 제조
(1) 바이오차 /수산화코발트 합성물 제조
상기 실시예 2를 통해 제조된 바이오차 0.1g을 증류수 10ml에 분산시켰다. 그 다음 2M CoCl2·H2O을 증류수 10ml에 녹였다. 이 두 용액을 혼합하여 24시간 동안 교반하면서 바이오차에 코발트 이온이 흡착되게 하였다. 반응 후, NH4OH를 넣어 pH 9.0로 맞추고, 24시간 동안 교반하여 바이오차에 흡착된 코발트 이온들이 수산화코발트가 되게 하였다. 이렇게 형성된 바이오차/코발트 합성물을 증류수로 세척한 후 60℃ 진공 오븐에서 2시간 동안 건조시켰다.
(2) 바이오차 /수산화코발트/키토산 합성물 제조
키토산 0.1g을 25×TAE(Tris-acetate-EDTA) 버퍼 100ml, 3% 아세트산(acetic acid)이 혼합된 용액에서 녹인 후(100 ℃), 나일론 필터로 걸렀다. 그 다음 바이오차/수산화코발트 합성물 3g과 키토산 용액 0.1 wt%(혼합물 총 중량 대비)를 혼합하여 바이오차/수산화코발트 합성물에 키토산 용액이 코팅되도록 함으로써 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 제조하였다.
실시예 4. 효소연료전지 제조
상기 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물 용액에, 전원공급장치(power supply)의 Au 양극과 Au 음극을 담그고 50V를 인가하여 2분 동안 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 Au 전극에 증착시켰다. 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물은 용해된 키토산이 (+)전하를 띄므로 전기적으로 음극인 Au 극에 증착된다.
다음으로, 산화 또는 환원 반응용 효소가 고정화된 양극(anode) 또는 음극(cathode)을 제조하기 위하여, 0.1M 인산 버퍼(phosphate buffer, pH 7.0)에 산화반응용 효소인 포도당 산화반응용 효소(glucose oxidase) 또는 환원반응용 효소인 라케이즈(laccase) 01mg/ml, 05mg/ml, 1mg/ml, 2mg/ml, 3mg/ml 및 4mg/ml를 각각 혼합하였고, 0.12M EDC와 0.14M NHS를 같이 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물이 증착된 Au 전극을 8시간 동안 4℃ 상에서 담가두었다. 이때, EDC/NHS 반응에 의해서 효소가 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물 상에 고정화된다. 이러한 반응은 효소에 있는 카르복실 그룹과 키토산의 아민 그룹의 공유결합에 의해 일어난다. 이렇게 고정화가 진행되도록 한 후 0.1M 인산버퍼와 3차 증류수로 세척하였다.
다음으로, 상기 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물 상에 글루코오스 산화효소가 고정화된 전극을 양극(anode), 라케이즈 환원효소가 고정화된 전극을 음극(cathode)으로 사용하여 서로 연결시키고, 0.05M 인산 버퍼(pH 7.0)에 1% 글루코오스을 포함하는 전해질(electrolyte)을 사용하여 이온막이 없는 기본적인 효소연료전지를 제조하였다.
실시예 5. 글루코오스 바이오센서 제조
상기 실시예 4에 개시된 방법을 통해 제조된, 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물 상에 글루코오스 산화효소가 고정화된 전극을 양극(anode)으로 사용하여 기본적인 글루코오스 바이오센서를 제조하였다.
시험예 1. 미세조류의 물질 수지 측정
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa) 조류의 물질 수지를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 1에 나타난 바와 같이 상기 실시예 1에서 1kg의 미세조류 분말에 대해 산 추출 공정을 수행할 경우 오일 4.6g, 가수분해물 63.5g이 생산되었으며, 오일, 가수분해물과 같은 유용물질을 제외하고 남은 슬러지는 900 g으로 측정되었다. 상기 미세조류 슬러지에 대해 상기 실시예 2와 같은 탄화공정을 수행할 경우 270 g의 바이오차가 생산되는 것을 확인하였다.
시험예 2. 미세조류, 미세조류 슬러지 및 바이오차의 표면 분석
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에서 사용된 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa) 조류의 전처리 전 표면을 나타낸 SEM 이미지로서, 산 추출 공정 전 미세조류는 구형의 형태를 보임을 확인하였다.
도 2의 (b)는 산 추출 공정을 통해 수득한 미세조류 슬러지의 표면을 나타낸 SEM 이미지로서, 산 추출에 의해 세포벽 골격이 분해되어 구형의 세포의 표면 구조가 변형됨을 확인하였다.
도 2의 (c)는 조류 슬러지를 탄화시켜 제조한 바이오차의 표면을 나타낸 SEM 이미지로서, 바이오차의 표면은 탄화 과정을 통해 탈수, 탄산 등의 분해가 일어나서 산소가 O2, CO, CO2 등의 형태로 방출되고 휘발분은 거의 제거되어 고정탄소만 남게되어 표면이 개질된 것을 확인하였다.
도 2의 (d)는 조류 슬러지를 탄화시켜 제조한 바이오차의 표면을 나타낸 SEM 및 HRTEM 이미지로서, 바이오차는 입자가 얇은 박막으로 둘러싸여 있는 것처럼 보이며 얇은 판막이 층상 구조를 이루고 있는 것으로 확인되어, 그라파이트 옥사이드와 유사한 특징을 가짐을 확인하였다.
마지막으로 바이오차에 대하여 EDX 분석을 수행한 결과(도면 미도시), 바이오차의 구성 성분은 C: 96.7%, O: 0.8%로 나타났다.
시험예 3. 바이오차 /수산화코발트 합성물 및 바이오차 /수산화코발트/키토산 합성물의 표면 분석
도 3의 (a), (b)는 바이오차/수산화코발트 합성물의 표면을 나타낸 SEM 이미지 및 HRTEM 이미지이고, (c)는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 표면을 나타낸 SEM 이미지 및 EDX 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3을 통해 바이오차의 표면에 수산화코발트 입자가 흡착되어 있는 것을 확인하였으며, 바이오차/수산화코발트 표면에 키토산 사슬이 코팅되어 있음을 확인하였다. 또한, EDX 분석에서 5.4%의 N가 생성된 것을 확인하였는바, 이를 통해 아민기가 형성되었으며, 전자전달물질로서 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 합성이 잘 되었다는 것을 확인하였다.
시험예 4. 효소연료전지의 전압-전류 및 전력 생산 평가, 글루코오스 바이오센서의 감도 측정
상기 실시예 4를 통해 제조된 효소연료전지의 전지에 대하여 0.1M 글루코스를 기질로 순환전압전류법과 전력밀도를 측정하여 전압-전류 및 전력 생산을 평가하였다. 구체적으로 VersaSTAT 3 device (AMETEK, Princeton Applied Research, USA)에 연결하고 25℃에서 전압-전류 및 출력 밀도(Power density)를 측정하였다.
도 4는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 효소 연료전지 시스템에 적용하여 순환전압전류를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 구체적으로 상온에서 100 mV/s의 주사속도로 -0.6~0.6V 전압 범위에서 순환전압전류를 측정하였으며, 이를 통해 산화반응 피크가 크게 증가하는 것을 확인하였다.
도 5는 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 효소연료전지 시스템에 적용하여 출력밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 구체적으로 도 5는 EFC의 전류 밀도와 전압 관계를 각각의 전력 밀도와 함께 나타낸 것이며, 측정 결과 전류밀도가 9.7 mA/cm2에서 3.1 mW/cm2의 power density를 나타내는 것을 확인하였다.
비교를 위해 그라파이트 옥사이드/수산화코발트/키토산 합성물을 효소 연료전지 시스템에 적용하여 출력밀도를 측정하여 도 6에 나타내었다. 이를 통해 종래 그라파이트 옥사이드/수산화코발트/키토산 합성물을 효소연료전지 시스템에 적용할 경우 본 발명에 따른 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 효소연료전지 시스템에 적용한 경우 대비 약 3배 낮은 1 mW/cm2의 power density를 나타내는 것으로 확인되었는바, 본 발명에 따른 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물의 전자전달 능력이 매우 높다는 것을 확인하였다.
다음으로, 실시예 5에 따라 제조된 글루코오스 바이오센서를 ersaSTAT 3 device (AMETEK, Princeton Applied Research, USA)에 연결하고 25℃에서 2mM 포도당를 넣어주면서 감도를 측정하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7은 2mM의 글루코스를 연속적으로 첨가할 때의 일반적인 전류-농도 반응을 나타낸 것으로, 글루코스의 전기 화학적 산화에 대한 전류 밀도는 글루코오스 농도에 따라 증가하였으며, 감도는 0.488 mA/mM cm2 으로, 우수한 감도를 나타냄을 확인하였다.

Claims (6)

  1. 미세조류 슬러지를 탄화시켜 바이오차를 제조하는 단계;를 포함하는 바이오차의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화는 질소가스 분위기 및 600-1000 ℃의 온도로 1-3 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 바이오차의 제조방법.
  3. 제1항에 따라 제조된 바이오차를 분산시킨 용액에 CoCl2·H2O를 넣어 반응시킨 후, 상기 반응용액에 NH4OH를 넣어 반응시켜서 바이오차/수산화코발트 합성물을 제조하는 단계; 및
    상기 바이오차/수산화코발트 합성물을 키토산 용액과 반응시켜 바이오차/수산화코발트/키토산 합성물을 제조하는 단계;를 포함하는 전자전달물질의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 키토산 용액은 용매로서 아세트산(acetic acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자전달물질의 제조방법.
  5. 전극 기재;
    상기 전극 기재 표면에 증착된, 제3항에 따라 제조된 전자전달물질; 및
    상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소 또는 환원반응용 효소를 포함하는 전극을 포함하는 효소연료전지.
  6. 전극 기재;
    상기 전극 기재 표면에 증착된, 제3항에 따라 제조된 전자전달물질; 및
    상기 전자전달물질의 표면에 고정화된 산화반응용 효소를 포함하는 전극을 포함하는 글루코오스 바이오센서.
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