[發明專利]一種負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣及其在微生物燃料電池中的應用有效
| 申請號： | 201811544309.1 | 申請日： | 2018-12-17 |
| 公開（公告）號： | CN109686987B | 公開（公告）日： | 2020-11-24 |
| 發明（設計）人： | 袁浩然;王魯豐;鄧麗芳;陳勇;錢鑫 | 申請（專利權）人： | 中國科學院廣州能源研究所 |
| 主分類號： | H01M4/88 | 分類號： | H01M4/88;H01M4/86;H01M8/16 |
| 代理公司： | 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001 | 代理人： | 方燕;莫瑤江 |
| 地址： | 510640 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 負載 氧化 納米 矩陣 及其 微生物 燃料電池 中的 應用 | ||
1.負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣在微生物燃料電池中的應用，其特征在于，所述的負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣的制備方法，包括如下步驟：
(1)將鈦片進行前處理；
(2)將步驟(1)前處理后的鈦片作為陽極，銅片作為陰極，在濃度為0.5wt％的氫氟酸電解液中以穩態電位進行陽極氧化，隨后將陽極氧化后的鈦片進行水洗并干燥，于450℃～550℃下恒溫退火處理0.5～1.5h，制備二氧化鈦納米矩陣；
(3)將步驟(2)得到的二氧化鈦納米矩陣于0.5～1.5mol/L的賴氨酸溶液中浸泡后干燥；
(4)將步驟(3)處理后的二氧化鈦納米矩陣于110℃～130℃下水熱反應10～15h，實現賴氨酸的半碳化，得到含碳和氮的二氧化鈦納米矩陣；
(5)將步驟(4)處理后的含碳和氮的二氧化鈦納米矩陣在N2氣氛氛圍下850℃～950℃熱解1.5～2.5h，得到摻雜了碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣。
2.根據權利要求1所述的負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣在微生物燃料電池中的應用，其特征在于，步驟(1)鈦片進行前處理的具體步驟是：將鈦板切成3×7cm2規格的鈦片，鈦片分別在丙酮和乙醇中超聲清洗，接著用體積比為1:5:4的氫氟酸、硝酸和水的混合酸溶液拋光，最后用丙酮和去離子水洗滌，晾干。
3.根據權利要求1所述的負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣在微生物燃料電池中的應用，其特征在于，具體包括如下步驟：
(1)將鈦片進行前處理；
(2)將步驟(1)前處理后的鈦片作為陽極，銅片作為陰極，在濃度為0.5wt％的氫氟酸電解液中以15～25V的穩態電位進行陽極氧化0.5～1.5h，隨后將陽極氧化后的鈦片進行水洗并干燥，于500℃下恒溫退火處理1h，制備二氧化鈦納米矩陣；
(3)將步驟(2)得到的二氧化鈦納米矩陣于0.5～1.5mol/L的賴氨酸溶液中浸泡30min后干燥；
(4)將步驟(3)處理后的二氧化鈦納米矩陣于120℃下水熱反應12h，實現賴氨酸的半碳化，得到含碳和氮的二氧化鈦納米矩陣；
(5)將步驟(4)處理后的含碳和氮的二氧化鈦納米矩陣在N2氣氛氛圍下900℃熱解2h，得到摻雜了碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣。
4.根據權利要求3所述的負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣在微生物燃料電池中的應用，其特征在于，步驟(2)中所述的陽極氧化穩態電位為20V，陽極氧化時間為1h。
5.根據權利要求1或3所述的負載碳/氮的二氧化鈦納米管矩陣在微生物燃料電池中的應用，其特征在于，所述的賴氨酸溶液的濃度為1mol/L。
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