改性金属络合物涂层催化剂的微生物燃料电池制造技术

本发明专利技术实施了一种简单的双室微生物燃料电池包括电池本体和外接电路。其中电池本体阳极液中接种兼性厌氧菌，主要面向于电极的络合物涂层制备。金属络合物涂层电极具有低价高效的优点。本发明专利技术提供了一种改性金属络合物涂层催化剂的微生物燃料电池，可以提高微生物燃料电池的效率和稳定性，具有广泛的应用前景。该发明专利技术不仅能够解决传统催化剂制备方法的瓶颈问题，还具有更好的电催化活性和稳定性，能够为微生物燃料电池的工业化应用提供重要的技术支持。需要说明的是，本发明专利技术的实施并不限于上述具体实施例，还可以采用其他材料和方法进行改进和变化，而不影响本发明专利技术的实质特征。因此，本发明专利技术具有广泛的应用前景和商业价值。本发明专利技术具有广泛的应用前景和商业价值。本发明专利技术具有广泛的应用前景和商业价值。

【技术实现步骤摘要】
改性金属络合物涂层催化剂的微生物燃料电池


[0001]本专利技术涉及一种微生物燃料电池催化剂，具体涉及改性金属络合物涂层催化剂的制备方法、性质和应用。

技术介绍

[0002]微生物燃料电池是一种将有机废弃物转化为电能的新型能源技术。在微生物燃料电池中，微生物通过代谢有机物产生电子，并将电子通过电极传递至电解质，最终转化为电能。微生物燃料电池的应用具有广泛的应用前景，如废水处理、环境修复和电力发电等领域。
[0003]传统的微生物燃料电池中常使用的催化剂包括铂、碳纳米管等材料，然而，微生物燃料电池的效率受到催化剂的制备工艺和催化剂本身的稳定性等因素的限制。传统的催化剂制备方法往往需要高温高压或毒性溶剂，且催化剂容易失活，从而限制了微生物燃料电池的发展。因此，开发一种性能优良、成本低廉、稳定性好的新型催化剂对微生物燃料电池的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种改性金属络合物涂层催化剂的微生物燃料电池，以提高微生物燃料电池的效率和稳定性。本专利技术采用改性金属络合物作为催化剂，并将其通过溶液沉积法在电极表面制备成涂层催化剂。该涂层催化剂具有较高的电催化活性和稳定性，并且可以在较低温度下制备，避免了传统制备方法的高温高压和毒性溶剂的使用。
[0005]本专利技术提供了一种改性金属络合物涂层催化剂，其制备方法包括以下步骤：
[0006](1)先取粗制重铬酸钾20g，放于大烧杯内，加普通水100ml使重铬酸钾溶解(必要时可加热溶解)。再将粗制浓硫酸(200m)缓缓沿边缘加入上述重铬酸溶液中即成加浓硫酸时须用玻璃棒不断搅拌，并注意防止液体外溢。
[0007](2)将石墨棒电极置于重铬酸钾的SO4溶液中浸泡数小时后取出，用蒸留水洗净。
[0008](3)将适量的300目Al2O3粉加入到适量的去离子水中，搅拌均匀，制备成抛光液。将制备好的抛光液涂抹在电极表面，然后用抛光布或抛光轮轻轻擦拭电极表面，直到电极表面光滑均匀。将抛光后的电极用去离子水彻底清洗干净，去除任何抛光液和残留物。
[0009](4)使用乙醇或其他合适的溶剂将四金属卟啉铜溶解成浓度为0.1mg/mL的溶液。将石墨棒电极浸入金属卟啉溶液中，浸泡时间不宜过长，通常为5
‑
10分钟左右。取出石墨棒电极并在空气中晾干，将金属卟啉留在电极表面。
[0010](5)移入管式炉中，缓缓升温至500℃，恒温1小时，冷却至室温后取出，用蒸馏水清洗，放置干燥后测定。
[0011]作为步骤(1)的优选浸泡石墨棒电极的重铬酸钾的SO4溶液浓度为0.2g/ml
[0012]作为步骤(2)的优选石墨棒具有良好的吸附性和电化学性能
[0013]作为步骤(2)的优选浸泡的时间为2个小时
[0014]作为步骤(3)的优选抛光液的浓度为2g/L
[0015]作为步骤(4)的优选四苯基卟啉铜具有良好的电催化活性，石墨和四苯基卟啉铜结合后能有更高的性能
[0016]作为步骤(4)的优选浸泡时间为5
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10分钟能让更多卟啉附着在石墨棒电极上
[0017]作为步骤(1)
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(5)的优选，所用的水均为去离子水
[0018]本专利技术实施的上述技术方案，以石墨棒为电极，以四苯基卟啉铜为催化剂，通过改性提升性能，充分利用了石墨棒的吸附性和四苯基卟啉铜的电催化活性，将该电极材料制作的电极应用于微生物燃料电池，所述技术方案的有益效果如下：
[0019]1.所述电极材料对微生物无毒害，具有较好的生物相容性；
[0020]2.所述电极材料具有制备方法简单、易于微生物吸附生长、电化学性能高等优点，且在制备过程中不会造成环境污染等问题，适合推广使用；
[0021]3.本专利技术中制备的改性金属络合物涂层催化剂具有活性高、稳定性好、成本低等优点，可提高电池的输出功率和稳定性。
附图说明
[0022]图1为双室燃料电池示意图
[0023]1：阳极(改性处理)2：离子交换膜3：阴极4：阳极液(含有希瓦氏菌的悬浊液)图2为本专利技术实施例提供的改性金属络合物涂层电极材料制备方法流程示意图。
具体实施方式
[0024]本专利技术针对现有的问题，提供改性金属络合物涂层电极材料制备方法，基本流程如图1所示，其具体步骤为：
[0025]步骤S1：先取粗制重铬酸钾20g，放于大烧杯内，加普通水100ml使重铬酸溶解(必要时可加热溶解)再将粗制浓硫酸(200m)缓缓沿边缘加入上述重铬酸溶液中即成加浓硫酸时须用玻璃棒不断搅拌，并注意防止液体外溢。将石墨棒电极置于重铬酸钾的SO4溶液中泡数小时后取出，用蒸留水洗净。制备抛光液，将适量的300目Al2O3粉加入到适量的去离子水中，搅拌均匀，制备成抛光液。抛光液的浓度可以根据需要进行调整。抛光电极。将制备好的抛光液涂抹在电极表面，然后用抛光布或抛光轮轻轻擦拭电极表面，直到电极表面光滑均匀。在抛光过程中，需要注意不要过度抛光，以免影响电极的性能。将抛光后的电极用去离子水彻底清洗干净，去除任何抛光液和残留物。
[0026]步骤S2：使用乙醇或其他合适的溶剂将四苯基卟啉铜溶解成浓度为0.1mg/mL的溶液。将玻碳电极浸入金属卟啉溶液中，浸泡时间不宜过长，通常为5
‑
10分钟左右。取出石墨棒电极并在空气中晾干，将金属卟啉留在电极表面。
[0027]步骤S3：将处理好的电极移入管式炉中，缓缓升温至500℃，恒温1小时，冷却至室温后取出，用蒸馏水清洗，放置干燥后测定。
[0028]对于上述的本专利技术的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0029]以上公开的本专利技术优选实施例只是用于帮助阐述本专利技术，选取并具体描述这些实
施例，是为了更好地解释本专利技术的原理和实际应用，从而使所属
技术人员能很好地理解和利用本专利技术。显然，以上优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该专利技术仅为所述的具体实施方式，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双室微生物燃料电池的阳极催化剂涂层，其特征在于，包括如下制备步骤：步骤1：制备金属卟啉溶液，将四苯基卟啉铜溶于乙醇溶液里得0.1mg/ml的四苯基卟啉铜的乙醇溶液；步骤2：制备改性溶液，将浓硫酸溶液沿玻璃棒缓慢倒入重铬酸钾溶液获得浓硫酸的重铬酸钾溶液(备选为过氧化氢溶液)；步骤3：制备改性电极，将碳棒电极在改性溶液中浸泡一段时间后，使用300目氧化铝打磨，获得改性电极；步骤4：制备络合物涂层电极，将改性电极浸泡在四苯基卟啉铜的乙醇溶液中5～10min，取出自然晾干；步骤5：加热改性，将涂层电极置于加热炉里，将温度缓慢上调至300～800℃，持续1～2小时后取出获得改性金属络合物涂层电极。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极，其特征在于阳极经过强氧化性物质(浓硫酸的重铬酸钾溶液/过氧化氢)的处理。3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池阳极液，其特征在于所用的菌种为希瓦氏菌。4.对于权力要...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢蕊，胡成，刘耀文，杨义浩，罗尔宬，赵莹，程桂石，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：