[發明專利]一種應用于微生物燃料電池改性石墨氈電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201711358303.0
• 申請日: 2017-12-17
• 公開（公告）號: CN108172841B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 姚佳斌;陳守文;周新星;胡朝霞;徐韞致;堵寧杰;梅曉杰
• 申請（專利權）人: 上海傲江生態環境科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M4/96;H01M8/16
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛華

1.一種應用于微生物燃料電池改性石墨氈電極，其特征在于，該改性石墨氈電極為表面均勻負載有PANI/β-MnO₂納米復合材料的石墨氈載體電極；所述的PANI/β-MnO₂納米復合材料通過如下方式負載在石墨氈載體上，具體步驟如下：

(1)采用無模板法制備β-MnO₂；將高錳酸鉀1.2g，7.6mmol，乙醇2.7mL加入51.3mL去離子水中，在室溫下劇烈攪拌30min使高錳酸鉀充分溶解，然后轉入高壓反應釜中300mL，加熱到125℃并且維持24h；反應結束后，分別用去離子水、乙醇離心數次，然后在100℃真空烘箱中烘干；接著，將烘干后的固體粉末在300℃下煅燒5h，升溫速率為3.5℃min^-1，最終得到β-MnO₂；

(2)PANI/β-MnO₂納米復合材料的制備；將硫酸苯胺0.143g，0.5mmol溶于100mL的1M硫酸溶液中，并將溶液的溫度控制在0-5℃；取上述烘干的β-MnO₂ 0.279g加入混合溶液中，持續攪拌2h；反應結束后，分別用去離子水、乙醇離心數次，然后在60℃真空烘箱中烘干，最終得到PANI/B-MnO₂納米復合材料；

(3)將表面積為2cm×2cm的石墨氈依次放入乙醇和水中超聲0.5h，重復3次，然后在烘箱中60℃干燥12h，置于干燥器中備用；

(4)取30mL硝酸和90mL硫酸，二者體積比為1∶3，將步驟(3)得到的石墨氈浸沒于其中，放入烘箱中反應8h，反應溫度為80℃；之后取出石墨氈，用去離子水沖洗30min，直到pH變為中性，置于烘箱中60℃干燥12h；

(5)取PVDF溶于NMP中，再取步驟(2)制得的PANI/B-MnO₂納米復合材料粉體置于其中，PVDF與PANIB-MnO₂的質量比為5：95，室溫下攪拌0.5h，將步驟(4)制得的石墨氈浸沒其中，超聲0.5h，取出后在烘箱中60℃干燥24h，即得到PANI/β-MnO₂改性石墨氈電極；

(6)通過控制添加不同的催化劑得到β-MnO₂和PANI+β-MnO₂改性石墨氈電極，分別標記為GF-PANI/β-MnO₂-6.0，GF-PANI+β-MnO₂-6.0，GF-β-MnO₂-6.0和GF；通過控制石墨氈在混合液中的超聲時間得到不同PANI/β-MnO₂負載量的改性石墨氈電極，分別標記為GF-PANI/β-MnO₂-x，x＝0，2.2，4.1，6.0mg cm^-2。

2.一種如權利要求1所述的應用于微生物燃料電池改性石墨氈電極制備方法。