[发明专利]一种氮硼共掺杂碳材料的制备方法及其在微生物燃料电池阴极的应用

权利要求书

1.一种氮硼共掺杂碳材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚苯胺/硼酸复合物的合成：将苯胺溶于100mL盐酸中，并搅拌至少半个小时；

(2)将过硫酸铵溶解在50mL盐酸中，在搅拌条件下将过硫酸铵溶液逐滴滴入苯胺酸性溶液中，然后加入硼酸，搅拌12h；

(3)反应完成后过滤反应液：将所述步骤(2)中的处理好的液体通过抽滤装置收集其中的产物，然后将得到的产物用甲醇和去离子水洗涤数次，然后烘干，将得到的固体研磨成粉；

(4)取通过所述步骤(3)制得的前驱体适量置于管式炉中，在惰性气体氛围下高温碳化得到蓬松的黑色固体，将其碾磨成粉末，得到PANI/B-n,其中n为所添加的硼酸的毫摩尔数。

2.根据权利要求1所述的一种氮硼共掺杂碳材料的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中的盐酸浓度为1mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种氮硼共掺杂碳材料的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中硼酸的量为4mmol、6mmol、8mmol、10mmol、12mmol中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种氮硼共掺杂碳材料的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中的惰性气体为Ar气。

5.根据权利要求1所述的一种氮硼共掺杂碳材料的合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中的煅烧温度为1000℃，时间为2h，加热速率为3℃·min^-1。

6.一种氮硼共掺杂碳材料在微生物燃料电池阴极的应用，包括以下步骤：

a、将通过权利要求1至5所述的制备方法制得的氮硼共掺杂碳材料与相应的溶液混合制作成浆液，并涂在2×1cm的碳布上，制作成微生物燃料电池阴极，与商业Pt/C一起组装于同一阴极室；

b、微生物燃料电池采用双室结构，两室之间采用质子交换膜隔开，将配置的铁氰化钾溶液和磷酸盐缓冲溶液及阳极微生物生长液分别装入对应的阴、阳极室中进行培养。

c、连接电压数据采集器，及其每五分钟采集一次外电阻电压值，根据外电阻电压值的变化，定期更换阴极液与阳极液；

d、培养两个月，在降低外电路电阻值的条件下，筛选出抗电流通过的微生物菌群，微生物则稳定生长成微生物膜负载于阳极上，可进一步进行相关性能的测试。

7.根据权利要求6所述的一种氮硼共掺杂碳材料在微生物燃料电池阴极的应用，其特征在于：所述步骤b中铁氰化钾溶液为0.1mol/L，磷酸盐缓冲溶液为0.1mol/L，阳极液为中性。

8.根据权利要求6所述的一种氮硼共掺杂碳材料在微生物燃料电池阴极的应用，所述的步骤c中，所选外电路电阻阻值为1000，800，600，400，200,100,50,20,7.5Ω，从大到小更换，以筛选出能够抗高电流通过的微生物菌落。