[發(fā)明專利]一種催化劑及其制備方法與應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011068434.7 | 申請日： | 2020-09-29 |
| 公開（公告）號： | CN112221506B | 公開（公告）日： | 2022-03-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張鴻郭;尤恒輝;戴熠;施輝輝;陳鎮(zhèn)新;黃磊;肖唐付 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/78 | 分類號： | B01J23/78;B01J35/00;B01J37/08;H01M4/90 |
| 代理公司： | 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202 | 代理人： | 顏希文 |
| 地址： | 510006 廣東省廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 催化劑 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種催化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將乙酸鍶、九水硝酸鐵和純水混合均勻，得到紅棕色混合溶液；其中，乙酸鍶和九水硝酸鐵的摩爾比為1：(1?6)；(2)將步驟(1)中得到的紅棕色混合溶液與檸檬酸和EDTA在20?30℃下，攪拌得到絡(luò)合物混合溶液；其中，絡(luò)合物混合溶液中的金屬陽離子、檸檬酸和EDTA的總摩爾比為1：2：1；(3)將絡(luò)合物混合溶液進(jìn)行加熱攪拌，攪拌速率為400?600r/min，調(diào)節(jié)pH為7?8，加熱溫度為90?110℃，反應(yīng)4?5h，得到紅棕色混合溶膠?凝膠；(4)將紅棕色混合溶膠?凝膠在200?250℃下，干燥7?9h，得到黑色膨脹物，將其研磨成粉末；(5)將粉末在700?800℃下，灼燒2?4h，期間通入惰性氣體，得到所述催化劑。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種催化劑的制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)
能源與環(huán)境問題，是全人類共同面臨的課題，也是現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展亟待解決的難題之一。環(huán)境問題不僅關(guān)系到人類自身的生存和發(fā)展，與其他生物的生存繁殖同樣息息相關(guān)。隨著人類發(fā)展和工業(yè)發(fā)達(dá)，能源的開發(fā)對環(huán)境的破壞也是日益加劇，新清潔能源的開發(fā)和大規(guī)模利用迫在眉睫；生物質(zhì)能的開發(fā)和高效利用便是解決環(huán)境污染和能源匱乏問題的有效途徑之一，對實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。微生物燃料電池在廢水處理領(lǐng)域有望同時改善環(huán)境與能源問題。
微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)是利用微生物作為生物催化劑將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種“綠色”裝置。在MFC陽極的產(chǎn)電微生物能氧化有機(jī)物產(chǎn)生電子和質(zhì)子，通過微生物捕獲至陽極后，通過外電路將電子轉(zhuǎn)移至陰極，質(zhì)子也通過質(zhì)子交換膜傳送至陰極，最終使質(zhì)子與電子受體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生電流。與其他燃料電池相比，MFC在凈化污水的同時能夠收獲電能，并且不帶來二次污染；具有維護(hù)成本低、操作條件溫和、生物相容性好等優(yōu)點，是一種高效新型電化學(xué)技術(shù)，得到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
雖然微生物燃料電池的潛力在未來的發(fā)展具有良好應(yīng)用，但是由于它的輸出功率仍然較低，材料成本較高，還不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求，亟需制備催化活性高的微生物燃料電池的陰極催化劑，不僅能顯著提高微生物燃料電池的產(chǎn)電性能，還能取替價格昂貴的Pt/C催化劑，從而大幅度減少整體成本和提高穩(wěn)定性，對于MFC的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種高催化性能的催化劑的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種催化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將乙酸鍶、九水硝酸鐵和純水混合均勻，得到紅棕色混合溶液；其中，乙酸鍶和九水硝酸鐵的摩爾比為：乙酸鍶：九水硝酸鐵＝1：(1-6)；
(2)將步驟(1)中得到的紅棕色混合溶液與檸檬酸和EDTA在20-30℃下，攪拌得到絡(luò)合物混合溶液；其中，絡(luò)合物混合溶液中的金屬陽離子、檸檬酸和EDTA的總摩爾比為：金屬陽離子：檸檬酸：EDTA＝1：2：1；
(3)將步驟(2)中的絡(luò)合物混合溶液進(jìn)行加熱攪拌，攪拌速率為400-600r/min，調(diào)節(jié)pH為7-8，加熱溫度為90-110℃，反應(yīng)4-5h，得到紅棕色混合溶膠-凝膠；
(4)將步驟(3)中得到的紅棕色混合溶膠-凝膠在200-250℃下，干燥7-9h，得到黑色膨脹物，將其研磨成粉末；
(5)將步驟(4)中得到的粉末在700-800℃下，灼燒2-4h，期間通入惰性氣體，得到所述催化劑。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，乙酸鍶和九水硝酸鐵的摩爾比為：乙酸鍶：九水硝酸鐵＝1：4。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中，紅棕色混合溶液與檸檬酸和EDTA在25℃下，攪拌得到絡(luò)合物混合溶液。
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