【CN109962249A】聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910269218.X

(22)申请日 2019.04.04

(71)申请人 湖南师范大学

地址 410081 湖南省长沙市岳麓区麓山路

36号湖南师范大学化学化工学院

(72)发明人 谭月明　赵晓　邓文芳　谢青季　

(74)专利代理机构 长沙星耀专利事务所(普通

合伙) 43205

代理人 陆僖　宁星耀

(51)Int.Cl.

H01M 4/88(2006.01)

H01M 4/90(2006.01)

H01M 8/16(2006.01)

(54)发明名称

聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳

极及其制备方法

(57)摘要

聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳

极及其制备方法，所述阳极由多孔聚间氨基苯硼

酸膜以0.05～0.15 mg/cm 2负载于碳基上。所述

制备方法为：（1）在碳基上涂覆硬模板剂溶胶或

溶液，自然干燥后，得碳基硬模板；（2）置于含间

氨基苯硼酸和氟化钠的PBS缓冲溶液中，通过循

环伏安法进行电聚合，自然干燥，得负载聚间氨

基苯硼酸的碳基硬模板；（3）浸于酸蚀液中，在室

温下，进行刻蚀，水洗，干燥，即成。本发明聚间氨

基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极生物亲和

性好、细菌负载量高，所组装的MFC的电极/产电

菌间的胞外电子传递速率快，功率密度高，输出

功率高、产电性能好；本发明方法工艺简单、成本

低、

适宜于工业化生产。权利要求书2页 说明书8页 附图8页CN 109962249 A 2019.07.02

C N 109962249

A

权　利　要　求　书1/2页CN 109962249 A

1.一种聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极，其特征在于：由多孔聚间氨基苯硼酸膜以0.05～0.15 mg/cm2负载于碳基上。

2.根据权利要求1所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极，其特征在于：所述多孔聚间氨基苯硼酸膜的平均孔径为15～100 nm；所述多孔聚间氨基苯硼酸膜的平均厚度为20～50 nm；所述碳基为碳布、碳毡、碳纸、石墨片、石墨棒或泡沫石墨中的一种或几种。

3.一种如权利要求1或2所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在碳基上涂覆硬模板剂溶胶或溶液，自然干燥后，得碳基硬模板；

（2）将步骤（1）所得碳基硬模板置于含间氨基苯硼酸和氟化钠的PBS缓冲溶液中，通过循环伏安法进行电聚合，自然干燥，得负载聚间氨基苯硼酸的碳基硬模板；

（3）将步骤（2）所得负载聚间氨基苯硼酸的碳基硬模板浸于酸蚀液中，在室温下，进行刻蚀，水洗，干燥，得聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极。

4.根据权利要求3所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述硬模板剂溶胶或溶液在碳基上的总涂覆量为150～250 μL/cm2；分≥2次进行涂覆；所述硬模板剂溶胶的质量浓度为30～50%；所述硬模板剂溶液的质量体积浓度为5～15 mg/mL；所述硬模板剂粒子的平均粒径为10～100 nm。

5.根据权利要求3或4所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于： 步骤（1）中，所述硬模板剂溶胶为硅溶胶；所述硬模板剂溶液为Fe3O4纳米球、ZnO 纳米球或MgO纳米球中的一种或几种的乙醇溶液。

6.根据权利要求5所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：所述Fe3O4纳米球的制备方法为：将六水合氯化铁、十二烷基硫酸钠和醋酸钠溶解于乙二醇中，在室温下，搅拌溶解后，加热反应，冷却至室温后，离心，水洗沉淀≥2次，干燥，得Fe3O4纳米球；所述六水合氯化铁、十二烷基硫酸钠和醋酸钠的摩尔比为2～5:1:20～30；所述六水合氯化铁、十二烷基硫酸钠和醋酸钠的总和与乙二醇的质量体积浓度为150～250 mg/mL；所述搅拌溶解的时间为0.5～1.5 h；所述加热反应的温度为150～250 ℃，时间为8～12h；所述离心的转速为8000～12000 r/min，时间为5～15 min；所述干燥的温度为50～70 ℃，时间为0.5～1.5 h。

7.根据权利要求3～6之一所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述间氨基苯硼酸在PBS缓冲溶液中的摩尔浓度为30～50 mmol/L；所述氟化钠在PBS缓冲溶液中的摩尔浓度为100～150 mmol/L；所述PBS缓冲溶液的摩尔浓度为0.08～0.12 mol/L，pH值为4.0～6.0。

8.根据权利要求3～7之一所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述电聚合的技术条件为：以甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，步骤（1）所得碳基硬模板为工作电极，形成一个电池，扫描范围为-0.2～+0.7 V，扫描速率为0.08～0.12 V/s，扫描2～6圈。

9.根据权利要求3～8之一所述聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，当步骤（1）使用硬模板剂溶胶时，所述酸蚀液为质量浓度10～30%的氢氟酸溶液；当步骤（1）使用硬模板剂溶液时，所述酸蚀液为质量浓度10～20%的盐酸、硫酸或硝酸溶液。

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