[发明专利]一种掺杂碳纳米催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种掺杂碳纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

将整只熟鸡蛋研磨脱水后与g-C₃N₄混合，所述脱水后鸡蛋和g-C₃N₄的质量比为0.5～2，将上述混合物研磨均匀放入管式炉中通氮气保护，在以5～15℃/min的升温速率在800～1000℃下煅烧1～3h，即得到掺杂碳纳米催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述g-C₃N₄通过尿素脱水研磨均匀后放入550℃马弗炉中煅烧3h制备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱水鸡蛋和g-C₃N₄的质量比为1。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，管式炉中的升温速率为10℃/min，煅烧温度为900℃，煅烧时间为2h。

5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述干燥脱水是在80℃下鼓风干燥24h。

6.权利要求1～5所述任一项方法制备的掺杂碳纳米催化剂。

7.权利要求6所述掺杂碳纳米催化剂的应用，其特征在于，利用该催化剂制备微生物燃料电池的空气阴极。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述空气阴极的制备方法为：先将基体材料碳布用石墨和40％PTFE混合物涂布，风干后在事先预热到370℃马弗炉中处理20-30min，然后在一面涂PTFE层作为扩散层，在另一面涂上掺杂碳纳米催化剂。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述扩散层的具体制备过程为：摇动60％PTFE乳液管使悬浊液尽可能分散均匀，用刷子将其均匀涂在碳布上；风干5-10min后将碳布置于事先预热到370℃的马弗炉热处理10-15min；然后取出碳布冷却至室温；重复三次，总共涂布、热处理4层PTFE涂层。

10.根据权利要求7或8或9所述的应用，其特征在于，利用所述空气阴极运行微生物燃料电池，其过程为：将养猪场底泥预培养后，取上清液作为接种物；将接种物和1g·L^-1的葡萄糖营养液按照1:1的体积比混合后接种于微生物燃料电池，在温度为30℃的条件下运行；

所述预培养时所用营养液的组分如下：1g·L^-1葡萄糖，0.08g·L^-1NH₄Cl，0.04g·L^-1KH₂PO₄，0.48g·L^-1酵母膏和5mL·L^-1微量元素溶液；

所述葡萄糖营养液的组分如下：1g·L^-1葡萄糖，5mL·L^-1维他命溶液，12.5mL·L^-1微量元素和50mmol·L^-1PBS溶液。