[发明专利]一种应用于微生物燃料电池改性石墨毡电极及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于微生物燃料电池改性石墨毡电极，其特征在于，该改性石墨毡电极为表面均匀负载有PANI/β-MnO₂纳米复合材料的石墨毡载体电极；所述的PANI/β-MnO₂纳米复合材料通过如下方式负载在石墨毡载体上，具体步骤如下：

(1)采用无模板法制备β-MnO₂；将高锰酸钾1.2g，7.6mmol，乙醇2.7mL加入51.3mL去离子水中，在室温下剧烈搅拌30min使高锰酸钾充分溶解，然后转入高压反应釜中300mL，加热到125℃并且维持24h；反应结束后，分别用去离子水、乙醇离心数次，然后在100℃真空烘箱中烘干；接着，将烘干后的固体粉末在300℃下煅烧5h，升温速率为3.5℃min^-1，最终得到β-MnO₂；

(2)PANI/β-MnO₂纳米复合材料的制备；将硫酸苯胺0.143g，0.5mmol溶于100mL的1M硫酸溶液中，并将溶液的温度控制在0-5℃；取上述烘干的β-MnO₂ 0.279g加入混合溶液中，持续搅拌2h；反应结束后，分别用去离子水、乙醇离心数次，然后在60℃真空烘箱中烘干，最终得到PANI/B-MnO₂纳米复合材料；

(3)将表面积为2cm×2cm的石墨毡依次放入乙醇和水中超声0.5h，重复3次，然后在烘箱中60℃干燥12h，置于干燥器中备用；

(4)取30mL硝酸和90mL硫酸，二者体积比为1∶3，将步骤(3)得到的石墨毡浸没于其中，放入烘箱中反应8h，反应温度为80℃；之后取出石墨毡，用去离子水冲洗30min，直到pH变为中性，置于烘箱中60℃干燥12h；

(5)取PVDF溶于NMP中，再取步骤(2)制得的PANI/B-MnO₂纳米复合材料粉体置于其中，PVDF与PANIB-MnO₂的质量比为5：95，室温下搅拌0.5h，将步骤(4)制得的石墨毡浸没其中，超声0.5h，取出后在烘箱中60℃干燥24h，即得到PANI/β-MnO₂改性石墨毡电极；

(6)通过控制添加不同的催化剂得到β-MnO₂和PANI+β-MnO₂改性石墨毡电极，分别标记为GF-PANI/β-MnO₂-6.0，GF-PANI+β-MnO₂-6.0，GF-β-MnO₂-6.0和GF；通过控制石墨毡在混合液中的超声时间得到不同PANI/β-MnO₂负载量的改性石墨毡电极，分别标记为GF-PANI/β-MnO₂-x，x＝0，2.2，4.1，6.0mg cm^-2。

2.一种如权利要求1所述的应用于微生物燃料电池改性石墨毡电极制备方法。