[发明专利]一种生物炭得失电子能力测试装置及方法

权利要求书

1.一种生物炭得失电子能力测试装置，其特征在于，所述装置包括：反应容器、对电极、参比电极和电化学工作站；所述反应容器顶部设有加料口、对电极插入口和参比电极插入口；所述反应容器作为工作电极，与所述对电极和所述参比电极共同组成三电极体系；所述电化学工作站的工作电极电源线与所述反应容器连接；所述电化学工作站的辅助电极电源线与所述对电极连接；所述电化学工作站的参比电极电源线与所述参比电极连接；反应溶液从所述加料口注入所述反应容器中；所述对电极通过所述对电极插入口浸入所述反应溶液中；所述参比电极通过所述参比电极插入口浸入所述反应溶液中；所述反应溶液为缓冲液、生物炭悬浮液或介导剂溶液中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的生物炭得失电子能力测试装置，其特征在于，所述反应容器为玻碳材质，容积为9mL；所述对电极为盘绕的铂丝电极；所述参比电极为Ag/AgCl电极。

3.根据权利要求1所述的生物炭得失电子能力测试装置，其特征在于，所述缓冲液所用溶剂为预先除氧的去离子水，溶质为0.1M的KCl和0.1M的Na₂HPO₄/NaH₂PO₄；所述缓冲液的pH＝7。

4.根据权利要求1所述的生物炭得失电子能力测试装置，其特征在于，所述生物炭悬浮液的溶质为球磨好的生物炭，溶剂为所述缓冲液。

5.根据权利要求1所述的生物炭得失电子能力测试装置，其特征在于，所述介导剂溶液的溶质为ABTS或ZIV，溶剂为所述缓冲液。

6.一种生物炭得失电子能力测试方法，其特征在于，所述生物炭得失电子能力测试方法应用于权利要求1-2任一项所述的生物炭得失电子能力测试装置，所述方法包括：

制备缓冲液；

根据所述缓冲液配置生物炭悬浮液和介导剂溶液；

将所述缓冲液、所述介导剂溶液和所述生物炭悬浮液依次注入所述反应容器，采用所述电化学工作站的恒电势法模式获得生物炭得电子过程时间-电流曲线和生物炭失电子过程时间-电流曲线；

对所述生物炭得电子过程时间-电流曲线进行积分获得生物炭得电子能力；

对所述生物炭失电子过程时间-电流曲线进行积分获得生物炭失电子能力。

7.根据权利要求6所述的生物炭得失电子能力测试方法，其特征在于，所述制备缓冲液，具体包括：

准备预先除氧的去离子水作为所述缓冲液的溶剂；

准备0.1M的KCl和0.1M的Na₂HPO₄/NaH₂PO₄作为所述缓冲液的溶质；

将所述溶质溶解于所述溶剂中，制备得到pH＝7的所述缓冲液。

8.根据权利要求7所述的生物炭得失电子能力测试方法，其特征在于，所述根据所述缓冲液配置生物炭悬浮液，具体包括：

准备制备好的生物炭；

所述生物炭经球磨机球磨两个小时，生成球磨好的生物炭；

将所述球磨好的生物炭作为溶质，所述缓冲液作为溶剂，配置成1g/L的悬浮液，超声20分钟使生物炭粉末在所述缓冲液中分散完全，制备得到所述生物炭悬浮液。

9.根据权利要求7所述的生物炭得失电子能力测试方法，其特征在于，所述根据所述缓冲液配置介导剂溶液，具体包括：

准备ABTS或ZIV作为介导剂溶质，将所述缓冲液作为溶剂，配置得到浓度为10mM的介导剂溶液。

10.根据权利要求6所述的生物炭得失电子能力测试方法，其特征在于，所述将所述缓冲液、所述介导剂溶液和所述生物炭悬浮液依次注入所述反应容器，采用所述电化学工作站的恒电势法模式获得生物炭得电子过程时间-电流曲线和生物炭失电子过程时间-电流曲线，具体包括：

将6mL所述缓冲液注入所述反应容器中，将所述三电极体系连通所述电化学工作站，介导还原过程电压设定为-0.49V，介导氧化过程电压设置为+0.61V，采用恒电势法进行测试；

当反应电流稳定后，加入100μL所述介导剂溶液，所述介导剂溶液中的介导剂发生氧化/还原反应使得所述反应电流达到峰值电流；

待所述反应电流再次稳定后，加入20-100μL的所述生物炭悬浮液，所述生物炭悬浮液中的生物炭失去/得到电子产生氧化/还原电流，生成生物炭得电子过程时间-电流曲线和生物炭失电子过程时间-电流曲线。