[發(fā)明專利]一種生物炭空氣擴(kuò)散電極及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111186942A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余方可;馬宏瑞;王麗娜;曹天軼
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F101/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

1.一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，

步驟1，將綠蘿葉片在60-120℃下干燥24-48h后磨碎得到生物炭材料的前驅(qū)體；

步驟2，將生物炭材料的前驅(qū)體在惰性氣體或N₂的保護(hù)下進(jìn)行碳化，得到黑色粉末，將黑色粉末浸泡在酸液中之后邊清洗邊過濾，直至過濾的洗滌液呈中性，之后將得到的產(chǎn)物干燥，得到生物炭材料；

步驟3，將生物炭材料、聚四氟乙烯和乙醇組成的混合體系分散均勻，得到混合體系A(chǔ)，其中生物炭材料的質(zhì)量和乙醇的體積之比為0.06g：(0.5-2)ml，將混合體系A(chǔ)加熱攪拌至粘稠狀，得到空氣擴(kuò)散電極的催化層；

將炭黑、聚四氟乙烯和乙醇組成的混合體系分散均勻，得到混合體系B，將混合體系B加熱攪拌至粘稠狀，得到空氣擴(kuò)散電極的擴(kuò)散層；

步驟4，將空氣擴(kuò)散電極的催化層、空氣擴(kuò)散電極的擴(kuò)散層分別輥壓至金屬網(wǎng)狀物的上表面和下表面，得到初步的空氣擴(kuò)散電極；

步驟5，將初步的空氣擴(kuò)散電極進(jìn)行退火處理，之后冷卻至室溫得到生物炭空氣擴(kuò)散電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，步驟2中，將生物炭材料的前驅(qū)體與ZnCl₂混合后進(jìn)行碳化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，生物炭材料的前驅(qū)體與ZnCl₂的質(zhì)量比小于0.25。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的碳化在700-900℃下進(jìn)行0.5-2h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，

酸液中的酸為HF、HCL或H₂SO₄，其濃度均為1-2mol/L；

黑色粉末在所述的酸液中浸泡5-10min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，步驟2中，產(chǎn)物在80-120℃下干燥8-12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，步驟4中，金屬網(wǎng)狀物的孔徑為0.8-1.2mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，步驟5中，所述初步的空氣擴(kuò)散電極在340-400下退火處理1～2h。

9.一種由權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述的生物炭空氣擴(kuò)散電極的制備方法得到的生物炭空氣擴(kuò)散電極。

10.一種如權(quán)利要求9所述的生物炭空氣擴(kuò)散電極的應(yīng)用，其特征在于，所述的生物炭空氣擴(kuò)散電極作為陰極，應(yīng)用在電芬頓體系中2h后，H₂O₂產(chǎn)量可達(dá)到172mg/L；

所述的生物炭空氣擴(kuò)散電極作為陰極，應(yīng)用在去除有機(jī)廢水中時，40min后羅丹明B的脫色率達(dá)到100％。