一种导电复合物修饰碳基材料微生物燃料电池复合阳极的制备方法

摘要

本发明涉及一种导电复合物修饰碳基材料微生物燃料电池复合阳极的制备方法，首先将多壁碳纳米管纯化；然后将纯化的多壁碳纳米管放入0.1~0.5mol/L的支持电解质水溶液中，多壁碳纳米管含量在5%~20%，超声使碳纳米管分散于溶液中；再向其中加入3,4-乙烯二氧噻吩单体，制备分散良好的3,4-乙烯二氧噻吩/多壁碳纳米管悬浮溶液；利用循环伏安法将复合物电沉积在阳极表面；依次经真空干燥，去离子水冲洗及室温晾干后制得修饰阳极。本发明方法减少了有毒试剂的使用，缩短了制备工艺，节约制备成本，修饰后的阳极具有特殊的表面效应、较好的导电性及电化学活性，与未修饰阳极相比，修饰阳极应用于电池的最大功率密度和开路电压有显著提高，电池内阻也大幅度降低。

主权项

一种导电复合物修饰碳基材料微生物燃料电池复合阳极的制备方法，其特征在于按照如下步骤操作：第一步，多壁碳纳米管的纯化：将直径为8~15nm，长度为30~60μm的多壁碳纳米管放置烧杯中，加入体积比为3：1的浓H2SO4和HNO3配成的混酸溶液，30~60℃下，40~80Hz超声6~8h，形成碳纳米管酸液，用去离子水洗涤至中性，真空抽滤，再用无水乙醇洗涤5~8次，再继续反复超声洗涤3~5次，真空抽滤，直至滤液透明无色，将纯化的碳纳米管真空干燥；第二步，将纯化的多壁碳纳米管放入0.1~0.5mol/L的支持电解质水溶液中，其中支持电解质为硫酸盐、硝酸盐或高氯酸盐，多壁碳纳米管含量在5%~20%，超声15~30min，使碳纳米管分散于溶液中；再向其中加入3,4‑乙烯二氧噻吩单体，浓度在0.01~0.02mol/L，超声4~6h，制备分散良好的3,4‑乙烯二氧噻吩/多壁碳纳米管悬浮溶液；第三步，利用电化学工作站，采用三电极体系，以预处理后的碳基材料阳极作为工作电极，以铂电极作为对电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，将三电极放入制备的悬浮溶液中，采用循环伏安法，设置聚合电位为‑0.8~1.3V，扫描频率为50mV/s，聚合圈数为8、16、24或32圈，将3,4‑乙烯二氧噻吩/多壁碳纳米管导电复合物电沉积聚合在阳极表面，形成一层导电薄膜，修饰后将电极放入真空干燥箱中，干燥后用去离子水洗去电极表面的杂质，室温晾干。