一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极及其制备工艺、应用制造技术

本发明专利技术涉及一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。制备包括如下步骤：1、去除碳毡上附着的杂质并烘干，将烘干后的碳毡进行蚀刻处理；2、以步骤1预处理后的碳毡为原料，通过水热法将铁、镁、壳聚糖负载于步骤1获得的碳毡表面；3、以步骤2获得的碳毡基铁/镁/氮掺杂碳催化电极为原料，通过水热法将锆的金属有机框架结构负载于步骤2获得的碳毡表面；然后，通过煅烧将铁、镁和锆氧化。本发明专利技术的碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极应用于微生物燃料电池（MFC）并优化处理工艺，实现了核废水中放射性离子的去除和稀土金属的回收。水中放射性离子的去除和稀土金属的回收。水中放射性离子的去除和稀土金属的回收。

【技术实现步骤摘要】
一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极及其制备工艺、应用


[0001]本专利技术涉及一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用


技术介绍

[0002]微生物电化学系统（MES）作为利用产电微生物的代谢活动处理废水的绿色技术，已成为最具前景的废水处理方法。而作为一种应用广泛的MES，微生物燃料电池（MFC）通过阳极产电微生物的代谢活动消耗有机物，产生电子并通过外接电路转移到阴极。在此过程中，有机物被降解的同时产生电能。最近，日本排放核废水入海一事引发极大关注。传统的核废水处理方法主要有吸附、膜过滤等，而采用电化学方法处理核废水的研究较少。
[0003]近些年，作为一种新兴的绿色技术，MFC的研究突飞猛进，产电和废水性能提升显著，而其实际应用中内阻高、功率低的通病亟待解决。其中MFC阴极还原效率影响了阴极室中末端电子受体和电子的结合速率，严重限制了MFC的整体性能。尽管许多学者对阴极的材料，表面催化剂进行了优化，但问题仍未得到有效解决。为了提高阴极电子受体的还原效率，阴极表面掺杂过渡金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）碳毡的预处理：去除碳毡上附着的杂质并烘干，将烘干后的碳毡进行蚀刻处理；（2）制备碳毡基铁/镁/壳聚糖催化电极；以步骤（1）预处理后的碳毡为原料，通过水热法将铁、镁、壳聚糖负载于步骤（1）获得的碳毡表面；（3）制备碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极：以步骤（2）获得的碳毡基铁/镁/氮掺杂碳催化电极为原料，通过水热法将锆的金属有机框架结构负载于步骤（2）获得的碳毡表面；然后，通过煅烧将铁、镁和锆氧化。2.按照权利要求1所述的一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极的制备工艺，其特征在于步骤（1）中，所述去除碳毡上附着的杂质具体步骤为：将碳毡浸没在无水乙醇和丙酮的混合液中24
ꢀ‑ꢀ
48 h，无水乙醇与丙酮的质量比为1：2
ꢀ‑ꢀ
2：1，在60
ꢀ‑ꢀ
100 ℃下烘干。3.按照权利要求1所述的一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极的制备工艺，其特征在于步骤（1）中，所述蚀刻处理的具体步骤为：将烘干的碳毡浸没在稀酸中，蚀刻12
ꢀ‑ꢀ
24 h并在60
ꢀ‑ꢀ
100 ℃烘干，以产生催化剂的附着位点。4.按照权利要求1所述的一种碳毡基铁/镁/锆/氮掺杂碳催化电极的制备工艺，其特征在于步骤（2）中，所述水热法将铁、镁、壳聚糖负载于步骤（1）获得的碳毡表面的具体步骤为：首先，将壳聚糖溶于稀酸中，搅拌12
ꢀ‑ꢀ
24 h形成粘稠溶液，在搅拌过程中加入六水三氯化铁和六水氯化镁，壳聚糖、稀酸、六水三氯化铁、六水氯化镁四种成分的质量比为（18
ꢀ‑ꢀ
20...

【专利技术属性】
技术研发人员：高常飞，王建华，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：