【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微生物燃料电池阴极改性，具体涉及一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球经济的发展，城市化进程不断加速，人们的生活水平逐渐提高，对水质量的要求越来越高。但是同时废水的种类和数量迅猛增加，水体污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。20世纪80年代由于能源危机的巨大压力以及化石能源的环境污染，微生物燃料电池的研究受到人们的关注。微生物燃料电池(mfc)是一种利用微生物降解有机物发电的能量转换装置，是一种集发电和环保为一体的新型能源装置，如今并被广泛应用于废水处理、生物传感器、土壤修复等领域。它具有成本低、清洁无污染、效率高和稳定等特点。但随着研究的深入mfc材料成本高，规模小，功率低等问题逐渐浮现出来，其中阴极反应性能被认为是大规模应用微生物燃料电池的主要因素。传统的催化剂，如铂基(pt)、钯基(pd)和金基(au)虽具有很高的电化学活性和氧化还原性能，但是其高成本阻碍了大规模工业应用。因此，寻找一种有效而稳定的阴极催化材料变得尤为重要。
2、近年来，tio2由于其采光能力强、稳定性好、成本低、无毒和生物相容性已被广泛应用于光催化领域、污水处理、气体净化和锂电池，然而，tio2材料的电子传递效率较低，且存在晶体缺陷，会出现一定程度的极化松弛。为了进一步改善tio2的性能，提出了对其进行改性的策略。二维(2d)纳米材料，包括层状双氢氧化物、碳纳米管、金属硫化物、石墨和mxene，由于具有出色的导电性和高比表面积，它们吸引了大量关注。
3、mil-100(fe)是fecl3和1,3,5—三羧酸反应生成的一种具有大孔隙的刚性三维晶体结构金属有机骨架材料，结构稳定，拥有超高比表面积，其骨架结构的有机部分能够实现定向设计调控，可以提供更好的支撑。cos2因其理论容量高、导电性好而被广泛应用于微生物燃料电池和光催化析氢等领域，其中co2+为orr反应提供活性位点，可以有效的提高催化效率，促进电子的转移。但是cos2存在“穿梭效应”可能会导致部分硫泄露，降低反应性能。因此有必要探索新的策略来提高其固有的电催化性能。许多学者将目光集中在将其与金属掺杂的层状双氢氧化物结合改性以提高其活性上，但相关研究较少，合成的复合材料也存在催化性能弱、稳定性差、导电性弱等一些问题。
4、因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，制备的微生物燃料电池阴极催化剂可以有效提高mfc的产电性能。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
4、步骤一：将2ml钛酸丁酯缓慢滴加到16ml乙醇中，室温搅拌30分钟；转入反应釜中反应12小时；冷却后过滤分离获得的沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，然后干燥，得到二氧化钛。
5、步骤二：1mmol co(no3)2·6h2o和2mmol硫脲溶解在80ml乙二醇中，然后加入448mgtio2，将混合物搅拌均匀；将所得溶液转移到反应釜中加热；过滤并用去离子水洗涤，获得二氧化钛/二硫化钴复合物。
6、步骤三：将1mmol nicl2·6h2o、4mmol fecl3·6h2o和4mmol尿素溶于60ml水中，搅拌得到均匀的溶液；在反应釜中加热后，每次离心10分钟并用去离子水多次清洗，干燥后即可制得nife-ldh。
7、步骤四：将20mg nife-ldh添加到20ml无水乙醇中，超声处理1小时，然后加入cos2/tio2混合搅拌2小时，过滤后干燥，获得cos2/tio2@nife-ldh。
8、步骤五：将0.378g fecl3·6h2o和0.272g均苯三甲酸加入到含有10ml去离子水的烧杯中，搅拌30分钟，倒入反应釜中加热；离心收集并在60℃热乙醇下放置3小时以除去残留的均苯三甲酸和杂质，随后60℃干燥过夜，制得mil-100(fe)。
9、步骤六：将1g mil-100(fe)浸渍在50ml cos2/tio2稀悬浮液中室温搅拌3小时；过滤后，煅烧得到cos2/tio2@mil-100(fe)。
10、步骤七：将150mg mil-100(fe)分散2ml乙腈中；取50mg cos2/tio2@nife-ldh添加到上述溶液中，超声处理5分钟；50℃下轻轻搅拌，缓慢蒸发溶剂；然后将固体在烘箱中加热以得到二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂。
11、进一步地，步骤一中所述12h反应温度为180℃。
12、进一步地，步骤一中所述干燥为60℃干燥12h。
13、进一步地，步骤二中所述搅拌为室温下搅拌1h。
14、进一步地，步骤二中所述加热为180℃下加热24h。
15、进一步地，步骤三中所述加热为在120℃下加热10h。
16、进一步地，步骤三中所述搅拌为室温下搅拌2h。
17、进一步地，步骤三中所述离心的转速为8000r/min。
18、进一步地，步骤三中所述干燥为60℃下干燥12h。
19、进一步地，步骤四中所述cos2/tio2的加入量为3.53mg。
20、进一步地，步骤四中所述干燥为60℃下干燥10h。
21、进一步地，步骤五中所述加热为在130℃下加热72h。
22、进一步地，步骤六中所述煅烧为150℃下煅烧4h。
23、进一步地，步骤七中所述加热为120℃加热4h。
24、本专利技术还提供了上述方法制备的氧还原催化剂在微生物燃料电池中的应用。
25、本专利技术提供了一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，采用简单的水热法成功制备了复合材料cos2/tio2/mil-100(fe)@nife-ldh。首先采用水热法分别合成cos2/tio2杂化物和nife-ldh，然后以nife-ldh为基底，负载cos2/tio2杂化物，最后采用溶液浇铸法在杂化物上垂直生长mil-100(fe)，一种独特的纳米结构就这样制成。进一步，通过扫描电子显微镜(sem)和透射电镜(tem)表征材料的表面形貌；采用能谱仪(eds)检测材料的表面元素组成；通过x射线衍射(xrd)观察表面晶体特征；通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所述12h反应温度为180℃；所述干燥为60℃下干燥12h。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述搅拌为室温下搅拌1h；所述加热为180℃下加热24h。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤三中所述加热为在120℃下加热10h；所述搅拌为室温下搅拌2h；所述离心的转速为8000r/min；所述干燥为60℃下干燥12h。
5.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤四中所述CoS2/TiO2的加入量为3.53mg；所述干燥为60℃下干燥
6.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤五中所述加热为在130℃下加热72h。
7.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤六中所述煅烧为150℃下煅烧4h。
8.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤七中所述加热为120℃加热4h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法制备的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂。
10.一种权利要求9所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂在微生物燃料电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所述12h反应温度为180℃；所述干燥为60℃下干燥12h。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述搅拌为室温下搅拌1h；所述加热为180℃下加热24h。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤三中所述加热为在120℃下加热10h；所述搅拌为室温下搅拌2h；所述离心的转速为8000r/min；所述干燥为60℃下干燥12h。
5.根据权利要求1所述的二氧化钛/二硫化钴附着金属有机骨架联合镍铁层状双氢氧化物的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：步骤四中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾传兴，李欣，陈峻峰，李颖璇，李瑶，张译文，杜玉茹，李睿，潘怡然，王仁君，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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