[发明专利]一种微生物燃料电池中石墨烯修饰的多孔镍作阴极还原二氧化碳的方法

摘要

本发明属于新能源与环境保护及污染控制领域，提供了一种微生物燃料电池中石墨烯修饰的多孔镍作阴极还原二氧化碳的方法。在生物阳极产电供电的条件下，阴极液中的HCO₃^‑和CO₂被主要还原成乙醇。生物阳极是石墨颗粒负载希瓦氏菌，阴极采用多孔镍或还原石墨烯修饰的多孔镍材料，分别通入N₂和CO₂形成的阴极还原产物是，通N₂时阴极液中HCO₃^‑主要被还原为乙醇，而丙酮为副产物；通CO₂，HCO₃^‑被还原为乙醇的同时，部分CO₂也被还原为CO；CO₂有助于还原反应进行，提高还原产物的生成速率和生成量。多孔镍电极在经过还原石墨烯修饰后，其传输电子能力进一步提升，体系产能效率和产物转化率有很大提升。

主权项

一种微生物燃料电池中石墨烯修饰的多孔镍作阴极还原二氧化碳的方法，其特征在于，步骤如下：将多孔镍片浸入到0.5‑2g L^‑1的氧化石墨烯分散液中，超声，静置，烘干；将上述烘干的多孔镍片置于过量的水合肼溶液，置于高压釜中，100‑150℃加热不少于8h，取出用去离子水洗净，烘干，得到石墨烯修饰的多孔镍；在双室微生物燃料电池中，阳极室与阴极室通过离子交换膜隔开；阳极采用负载产电菌的碳材料，外接电阻，以石墨烯修饰的多孔镍作阴极，形成闭合回路；阳极液采用模拟污水，阴极液采用0.3‑0.5M碳酸氢钾溶液，添加0.1‑0.5M电解质；阳极厌氧，阴极曝气，以0.01‑0.1m³h^‑1速率通入CO₂或N₂，当通入CO₂时，CO₂气体一部分转化为阴极液中碳酸氢根离子，小部分还原为CO，阴极液中碳酸氢盐被还原为乙醇，丙酮为副产物；当通入N₂时，阴极液中碳酸氢根被还原为乙醇，丙酮为副产物。