一种抗菌型空气阴极的制备方法

摘要

本发明涉及微生物燃料电池领域，旨在提供一种抗菌型空气阴极的制备方法。该种抗菌型空气阴极的制备方法包括步骤：取导电炭黑和PTFE乳液混合后涂覆在集电体的一侧，加热形成碳层，再将四次涂覆PTFE乳液并煅烧后，集电体上形成气体扩散层；取催化剂、导电炭黑、异丙醇、PTFE溶液混合后涂覆在集电体上气体扩散层的对立侧，煅烧冷却后，集电体上形成催化层；取抗生素溶液涂布在集电体上的催化层表面，然后将集电体烘干冷却，再用压力机压制，即得到抗菌型空气阴极。本发明制备的抗菌型空气阴极可以有效抑制空气阴极催化层上微生物的生长，从而大大提高空气阴极和单室微生物燃料电池的长期稳定性。

主权项

一种抗菌型空气阴极的制备方法，其特征在于，具体包括下述制备步骤：步骤一：制备气体扩散层：取导电炭黑和质量分数为60％的聚四氟乙烯PTFE乳液以质量比为1:1混合成膏状后，涂覆在集电体的一侧，然后将涂覆好的集电体置于马弗炉中，在370℃下加热20min，集电体上涂覆有膏状混合物的一侧形成碳层；再将质量分数为60％的PTFE乳液均匀涂覆在集电体形成的碳层上，将涂覆好的集电体置于马弗炉中，在370℃下加热20min，再重复上述涂覆质量分数为60％的PTFE乳液并煅烧的步骤三次，即共实施涂覆质量分数为60％的PTFE乳液并煅烧的步骤四次后，集电体上形成气体扩散层；所述集电体采用泡沫镍集电体或者不锈钢网集电体；步骤二：根据集电体的选用情况，分别采用两种方法制备催化层：(1)集电极采用泡沫镍集电体：取催化剂、导电炭黑、异丙醇、质量分数为30％的PTFE溶液混合，震荡搅拌成粘稠状后，均匀涂覆在所述步骤一所制备得到的泡沫镍集电体上气体扩散层的对立侧，然后将涂好的泡沫镍集电体置于马弗炉中，在370℃下煅烧30min，自然冷却后，泡沫镍集电体上形成催化层；其中，催化剂、导电炭黑、异丙醇和聚四氟乙烯PTFE的质量比为1：0.05：1.6：(0.7～1.0)；所述催化剂采用超级电容器活性炭、铂碳催化剂或者炭载二氧化锰催化剂；(2)集电极采用不锈钢网集电体：将催化剂、导电炭黑、异丙醇和质量分数为30％的PTFE溶液混合，震荡搅拌成面团状，再超声震荡30min，然后将团状混合物置于80℃的水浴锅中水浴蒸干，用压力机将蒸干后的混合物压至1mm厚薄片状，再将薄片压合在所述步骤一所制备得到的不锈钢网集电体上气体扩散层的对立侧；再将处理后的不锈钢网集电体置于马弗炉中，在370℃下煅烧30min，自然冷却后，不锈钢网集电体上形成催化层；其中，催化剂、导电炭黑、异丙醇和PTFE的质量比为1：0.05：2.3：(0.4～1.0)；所述催化剂采用超级电容器活性炭、铂碳催化剂或者炭载二氧化锰催化剂；步骤三：制备抗菌型空气阴极：取抗生素溶液均匀地涂布在所述步骤二所制备得到的集电体的催化层表面，并保证抗生素在催化层表面的涂布量为1.0～5.0mg/m²；然后将集电体放置在烘箱中于80℃下烘干40min，自然冷却后形成抗菌催化层，再用压力机将整个集电体压制到厚度为1.0mm～2.0mm，即得到抗菌型空气阴极；所述抗生素为氟喹诺酮类、多肽类、大环内酯类、聚醚类或磺胺类抗生素。