[发明专利]一种三维孔状碳泡沫支架电极的制备方法及应用

摘要

本发明公开一种三维孔状碳泡沫支架电极的制备方法及应用，其方法是先采用聚丙烯腈为溶质，二甲基亚砜为溶剂制备前驱体溶液，然后采用溶液蒸发法制备前驱体，再采用超临界二氧化碳作为物理发泡剂在高压釜中制备微孔聚丙烯腈发泡材料，最后将微孔聚丙烯腈发泡材料进行煅烧并制备电极；制得的电极用作微生物燃料电池的阳极。本发明利用聚丙烯腈的来源广泛、价格低廉，可有效降低微生物燃料电池的生产成本，为微生物燃料电池的商业化大规模生产和推广打下良好的基础；制得的电极作为阳极应用于微生物燃料电池后，与传统碳毡电极相比，三维孔状碳泡沫支架电极稳定性强、生物相容性好、大大提高了MFC的输出电流密度和输出功率密度。

主权项

一种三维孔状碳泡沫支架电极的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)制备前驱体溶液：采用聚丙烯腈为溶质，二甲基亚砜为溶剂，在二甲基亚砜中逐步加入聚丙烯腈，然后通过超声振动并搅拌，直至聚丙烯腈完全溶解并均匀分散于二甲基亚砜中，得到的聚丙烯腈二甲基亚砜溶液为前驱体溶液；前驱体溶液中，聚丙烯腈的质量分数为2～12％；(2)制备前驱体：采用溶液蒸发法，将步骤(1)得到的前驱体溶液倒入表面皿，进行蒸发，得到的固体为前驱体；(3)制备微孔聚丙烯腈发泡材料：在高压釜中采用超临界二氧化碳对步骤(2)得到的前驱体进行发泡，得到微孔聚丙烯腈发泡材料；(4)制备电极：将微孔聚丙烯腈发泡材料放入管式炉中进行煅烧，形成电极材料；将电极材料裁制后，再采用钛丝进行固定，形成三维孔状碳泡沫支架电极。