[发明专利]一种微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种微生物电芬顿燃料电池，其特征在于:微生物电芬顿燃料电池的阴极材料为聚苯胺阴极材料，阳极为预处理后碳刷，微生物电芬顿燃料电池提供生物电；微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法包括以下步骤：

第一步 聚苯胺在碳刷上的电沉积

S1: a.碳刷的预处理：首先用丙酮对碳刷材料进行浸泡，浸泡时间7-12h，接着于450-500℃煅烧0.5-1h；

b.循环伏安法电沉积：将预处理后的碳刷在浸入电解液中超声处理 5-10min，其中电解液以摩尔质量浓度计由以下成分组成：0.1 mol/L 苯胺、 0.5mol/L H₂SO₄，溶剂为水；然后在电解液中进行循环伏安法扫描，先在–0.2 至 1.2 V 的电位范围中进行 1个循环的循环伏安法，扫描速率 10 mV s^–1 ；再在–0.2 至 0.8 V 的电位范围中进行 0-14个循环的循环伏安法，扫描速率仍为10 mV s^–1；使用三电极体系，预处理后的碳刷作为工作电极；铂网电极作为对电极，银/氯化银电极作为参比电极；

S2:沉积结束后用去离子水洗涤聚苯胺纳米纤维涂层的碳刷，得到的碳刷材料标记为PANI/CB，并在 60-65℃下干燥10-12h；

第二步 碳化与活化

S3:将PANI/CB置于炭化炉中碳化 2-2.5 h，碳化温度为500℃，碳化过程通氮气作为保护气，碳化结束后得到cPANI/CB；

S4:将cPANI/CB浸没至活化溶液中振荡1-2h，活化溶液是由绿色活化剂溶解在水溶液中所得；然后置于80-90℃下将水蒸发，得到绿色活化剂覆盖的cPANI/CB；所述活化溶液中绿色活化剂与 cPANI 的质量比为 2:1，其中 cPANI 重量是第一次碳化后的总重量中减去初始CB重量；

S5:将绿色活化剂覆盖的cPANI/CB置于管式炉中活化 1 h,活化温度为700-720℃，活化过程通氮气作为保护气；

S6:活化结束后冷却至室温后，将获得的cPANI/CB依次用2mol/L HCl 和去离子水充分洗涤，直至pH为中性。

2.如权利要求1所述的一种微生物电芬顿燃料电池，其特征在于，步骤S3中所述炭化炉为管式炉，将PANI/CB置于炭化炉中碳化 2 h。

3.如权利要求1所述的一种微生物电芬顿燃料电池，其特征在于，步骤S4中所述绿色活化剂为KOH。

4.如权利要求1所述的微生物电芬顿燃料电池，其特征在于:微生物电芬顿燃料电池产生0.6～0.7 V生物电。