[發明專利]一種玉米芯電極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910432760.2
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110165234A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張鴻郭;楊悅;盧洵;鐘鏗鏘;黃曉武;肖唐付;唐進峰;蘇敏華
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H01M4/96
• 分類號: H01M4/96;H01M4/88;H01M8/16
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

1.一種玉米芯電極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)制備玉米芯粉；

(2)將所述玉米芯粉在惰性氣體氛圍下完成炭化，得到玉米芯生物碳；

(3)用堿性活化劑溶液充分浸漬玉米芯生物碳；

(4)將浸漬后的玉米芯生物碳分離出來后于惰性氣體氛圍下高溫活化，高溫活化的溫度為850-900℃。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中炭化的溫度為500℃，所述炭化的時間為1h。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述堿性活化劑為氫氧化鉀，堿性活化劑溶液的濃度為1mol/L，所述玉米芯生物碳與1mol/L濃度的堿性活化劑溶液的用量質量比為1:2-1:4。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)中浸漬的方法為：將所述玉米芯生物碳和氫氧化鉀溶液在25℃下，磁力攪拌12h；步驟(4)中高溫活化的時間為2h，步驟(2)中和步驟(4)中的惰性氣體為氮氣。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，制備玉米芯粉的方法包括步驟：將玉米芯切塊為1-2cm，洗凈后烘干，烘干的溫度低于40℃，將烘干的玉米芯粉碎后取100目以下的玉米芯粉。

6.一種如權利要求1-5任一所述方法制備得到的玉米芯電極材料。

7.一種電極催化層，其特征在于，所述電極催化層的制備方法包括以下步驟：

(Ⅰ)將如權利要求6所述的玉米芯電極材料和乙炔黑混勻，逐滴加入去離子水，然后依次加入Nafion溶液、異丙醇溶液，分散均勻，形成懸浮液；

(Ⅱ)將所述懸浮液涂抹到碳布一側上，形成涂覆在碳布層一側的厚度均勻的0.3-0.5mm的涂層；

(Ⅲ)將步驟(Ⅱ)得到的涂覆有涂層的碳布層在不高于40℃下干燥，得到所述電極催化層。

8.根據權利要求7所述的電極催化層，其特征在于，所述制備方法中，步驟(Ⅰ)中玉米芯電極材料和乙炔黑的用量的質量比為1:4，去離子水的用量為：玉米芯電極材料和去離子水的質量比為1：11-12。

9.根據權利要求7所述的電極催化層，其特征在于，Nafion溶液的濃度為5％，玉米芯電極材料、5％Nafion溶液、異丙醇的用量質量比為：1：30-32：25-27，步驟(Ⅲ)中干燥的時間不少于24h。

10.一種微生物燃料電池，其特征在于，所述燃料電池的陰極包括如權利要求7-9任一所述的電極催化層和與所述電極催化層的碳布層緊密貼合的碳基層；

所述碳基層的制備方法包括以下步驟：(a)將乙炔黑粉和聚四氟乙烯溶液分散均勻，得到碳黑懸浮液；(b)將所述碳黑懸浮液均勻涂覆在碳布上，低于40℃干燥；(c)將步驟(b)處理后的碳布于370-390℃下煅燒20-30min；(d)冷卻得到碳基層。