[發明專利]微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法

在審

• 申請號: 201711086761.3
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107887615A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 馮玉杰;何偉華;王海曼;劉佳;曲友鵬;田言
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/96;H01M8/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 賈澤純

1.微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法按照以下步驟進行：

一、碳基材料清潔：

將碳基電極材料浸泡于有機溶劑中0.5h～24h，然后用水清洗，再在100℃～700℃的條件下處理0.5h～12h；

二、高溫氮摻雜處理：

將經過步驟一處理的碳基電極材料在空氣中于200℃～700℃的條件下處理0.5h～12h；

三、電化學氧化氮摻雜處理：

將經過步驟二處理的碳基電極材料作為工作電極，對電極為惰性電極，電極間距為0.5cm～5cm，通過外加電源在電極間施加2V～50V電壓，控制電極間電流密度為0.5～30mA/cm²，處理1min～60min；

步驟三中采用的電解液為尿素、碳酸氫銨、碳酸銨、硝酸銨、硫酸銨及過硫酸銨中的一種或多種的組合，電解液質量濃度為5％～30％，且pH值為2～10；

四、碳基電極材料的表面部分疏水處理：

將超疏水涂料分散到分散劑中制成質量濃度為10％～80％的乳濁液，再將乳濁液涂覆在經過步驟三處理的碳基電極材料表面，涂覆面積為碳基電極材料表面積的20％～80％，經過8～24小時的通風靜置，揮發其表面分散劑；

五、碳基電極材料的熱相變處理：

將經過步驟四處理的碳基電極材料在100℃～550℃處理5min～120min，即完成微生物電化學系統碳基電極材料的預處理。

2.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟一中所述碳基電極材料為碳纖維、碳粉、碳顆粒或網狀玻璃碳。

3.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟一中所述有機溶劑為乙醚、乙醇、丙醇、丙酮、丁醇、環己醇、乙酸丁酯、苯、甲苯或石油醚。

4.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟三中所述的惰性電極為不銹鋼電極、石墨電極、鉑電極、金電極或鈦電極。

5.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟三中采用鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鉀或氫氧化鈉調節pH值。

6.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟四中所述超疏水涂料是聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、氟化聚乙烯或氟碳蠟。

7.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于步驟四中所述分散劑為甲醇、乙腈、去離子水、丙酮、丙醇、甲酰胺及乙醇中的一種或多種的組合；

步驟四中涂覆方法為流延法、浸漬法、涂刷法、電沉積法或噴涂法。

8.根據權利要求1所述微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法，其特征在于微生物電化學系統碳基電極材料的預處理方法按照以下步驟進行：

一、高溫氮摻雜處理：

將碳基電極材料在空氣中于200℃～700℃的條件下處理0.5h～12h；

二、電化學氧化氮摻雜處理：

將經過步驟一處理的碳基電極材料作為工作電極，對電極為惰性電極，電極間距為0.5cm～5cm，通過外加電源在電極間施加2V～50V電壓，控制電極間電流密度為0.5～30mA/cm²，處理1min～60min；

步驟二中采用的電解液為尿素、碳酸氫銨、碳酸銨、硝酸銨、硫酸銨及過硫酸銨中的一種或多種的組合，電解液質量濃度為5％～30％，且pH值為2～10；

三、碳基電極材料的表面部分疏水處理：

將超疏水涂料分散到分散劑中制成質量濃度為10％～80％的乳濁液，再將乳濁液涂覆在經過步驟二處理的碳基電極材料表面，涂覆面積為碳基電極材料表面積的20％～80％，經過8～24小時的通風靜置，揮發其表面分散劑；

四、碳基電極材料的熱相變處理：

將經過步驟三處理的碳基電極材料在100℃～550℃處理5min～120min，即完成微生物電化學系統碳基電極材料的預處理。