一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极及其制备方法和应用
专利汇可以提供一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具光催化协同效应 微 生物 燃料 电池 电极 及其制备方法和应用，包括 碳 布 支撑 体、电气石和具还原性物质混合粉层和改性光催化材料，电气石和具还原性物质混合粉层附着于碳布支撑体的外表面，改性光催化材料附着于电气石和具还原性物质混合粉层表面。微生物与电极中光催化剂在降解 废 水 的过程中具有耦合作用；改性后的光催化剂具有可见光响应，大大减少了光催化剂使用条件的限制；电气石具有热电性和压电性，能够产生永久性微弱 电流 ，在该电流的作用下，光催化材料表面生成的空穴- 电子 对的寿命得以延长，提高了光催化效率。另外，电气石和还原性物质混合粉可以有效缓解光催化产生的空穴-电子或 氧 化性离子向 生物膜 的转移，以保证了微生物活性。，下面是一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于包括碳布支撑体、电气石和具还原性物质混合粉层以及改性光催化材料，所述电气石和具还原性物质混合粉层附着于碳布支撑体的外表面，改性光催化材料附着于电气石和具还原性物质混合粉层表面；所述改性光催化材料具有可见光响应。
2.根据权利要求1所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于所述具还原性物质为铁粉、铝粉中的至少一种，电气石和具还原性物质的质量比例保持在0.4-1.2之间。
3.根据权利要求1所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于所述电气石和具还原性物质混合粉层通过静电喷涂法附着于碳布支撑体的外表面，控制静电电压
60-90kv、静电电流10-20μA，负载量为0.8wt.%-16 wt.%，粉层厚度在0.5μm-10μm。
4.根据权利要求1所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于所述改性光催化材料为掺杂型TiO2光催化材料，或者半导体复合光催化材料。
5.根据权利要求1所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于改性光催化材料附着于电气石和具还原性物质混合粉层表面的具体方法为：用溶胶凝胶法制备元素掺杂的钛溶胶，将钛溶胶滴在以1r/s-5r/s速率旋转的含电气石和具还原性物质混合粉层的碳布支撑体的外表面，烘干后重复上述步骤滴加，然后在保护气氛中于400-600℃焙烧得到具光催化效应的电极；通过控制碳布的旋转速率和钛溶胶滴加速度来控制改性光催化材料的负载量，改性光催化材料的负载量为1wt.%-10 wt.%。
6.根据权利要求5所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于钛溶胶的具体制备方法为：取4-8mL钛酸异丙酯、异丙醇钛、钛酸四丁酯、四氯化钛中的一种为钛源，在磁力搅拌器作用下，逐滴加入6-14mL无水乙醇中得溶液A；取6-14mL无水乙醇，逐次加入0.8-2.0mL去离子水和1.0-2.6mL冰醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种，再添加与钛源摩尔比均为0.008-0.012的硝酸铋和尿素，在磁力搅拌器的作用下，混合均匀得溶液B；在磁力搅拌器作用下，以0.5-2滴/s的速率把溶液B逐滴滴加到溶液A中，滴加完毕后继续搅拌
20-60min得钛溶胶。
7.根据权利要求4所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极，其特征在于改性光催化材料由以下方法制得：
1）负载掺杂型TiO2光催化材料：使用三靶共溅的溅射仪器，三个溅射靶分别为纯TiO2靶、非金属掺杂TiO2靶、金属掺杂TiO2靶，以含电气石和具还原性物质混合粉的碳布支撑体为基材，溅射的同时以1cm/s-5cm/s的速率移动基材，通过溅射仪器的溅射频率可以改变TiO2中掺杂元素的含量，制备改性光催化材料；
2）负载半导体复合光催化材料：使用二靶共溅的溅射仪器，两个溅射靶分别为p型半导体材料和n型半导体材料，以含电气石和具还原性物质混合粉的碳布支撑体为基材，溅射的同时以1cm/s-5cm/s的速率移动基材，通过控制溅射仪器的溅射角度和溅射频率来改变不同类型半导体比例，制备改性光催化材料。
8.一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极的制备方法，其特征在于步骤为（1）取
0.25g 8000目电气石粉、0.06g 8000目铁粉和0.06g环氧树脂粉末混合，采用静电喷涂的方法将混合粉末喷涂到直径为5cm的圆形碳布上；（2）将喷涂后的碳布至于200℃的电阻炉中1h，即得混合粉负载的碳布；（3）以异丙醇钛为钛源，取5mL异丙醇钛，在磁力搅拌器作用下，逐滴加入到10mL无水乙醇中得溶液A；（4）取10mL无水乙醇，逐次加入1.5mL去离子水和1.8mL冰醋酸，再添加与异丙醇钛摩尔比均为0.01的硝酸铋和尿素，在磁力搅拌器的作用下，混合均匀得溶液B；（5）在磁力搅拌器的作用下，将溶液B按0.5-2滴/s的速率滴加到溶液A中，滴加完毕后继续搅拌50min，然后在温度为25℃的恒温箱中静置6h得钛溶胶；
（6）以1.5滴/s的速率把步骤（5）中的钛溶胶滴加到步骤（2）中以2r/s速率旋转的碳布上，待碳布表面均匀铺满一层钛溶胶后将碳布放入60℃的烘箱中10min；（7）重复步骤（6）一次，在N2保护下，将碳布放入管式炉中490℃焙烧3h，既得具光催化效应的碳布电极。
9.权利要求1~7任一所述具光催化协同效应微生物燃料电池电极的应用，其特征在于将具光催化作用的碳布电极固定于反应器中，取体积比1 ：1的厌氧污泥和生活废水混合均匀投加入反应器中，在恒温箱内于31℃下挂膜，既得挂膜后的复合阳极；用太阳光、日光灯光、节能灯光、紫外灯光的至少一种，光源距离复合阳极的距离在50cm以内，污染物的浓度控制COD在5000mg/L以下。
一种具光催化协同效应微生物燃料电池电极及其制备方法
和应用
技术领域
背景技术
发明内容
1.8mL冰醋酸，再添加与异丙醇钛摩尔比均为0.01的硝酸铋和尿素，在磁力搅拌器的作用下，混合均匀得溶液B；（5）在磁力搅拌器的作用下，将溶液B按0.5-2滴/s的速率滴加到溶液A中，滴加完毕后继续搅拌50min，然后在温度为25℃的恒温箱中静置6h得钛溶胶；
（6）以1.5滴/s的速率把步骤（5）中的钛溶胶滴加到步骤（2）中以2r/s速率旋转的碳布上，待碳布表面均匀铺满一层钛溶胶后将碳布放入60℃的烘箱中10min；（7）重复步骤（6）一次，在N2保护下，将碳布放入管式炉中490℃焙烧3h，既得具光催化效应的碳布电极。
具体实施方式
（1）取0.25g电气石粉（8000目）、0.06g铁粉（8000目）和0.06g环氧树脂粉末混合，采用静电喷涂的方法将混合粉末喷涂到直径为5cm的圆形碳布上。
（1）取0.25g电气石粉（8000目）、0.06g铁粉（8000目）和0.06g环氧树脂粉末混合，采用静电喷涂的方法将混合粉末喷涂到直径为5cm的圆形碳布上。
O2分压占总气压比为8%。固定纯TiO2靶的溅射功率为98kw/m ，固定非金属掺杂TiO2靶的
2 2
溅射功率为6.2kw/m，固定金属掺杂TiO2靶的溅射功率为7.3kw/m ，在室温下沉积25min得到共掺杂型TiO2。
（1）取0.25g电气石粉（8000目）、0.06g铁粉（8000目）和0.06g环氧树脂粉末混合，采用静电喷涂的方法将混合粉末喷涂到直径为5cm的圆形碳布上。
O2分压占总气压比为8%。固定p型半导体材料靶的溅射功率为65kw/m ，固定n型半导体
2
材料靶的溅射功率为53kw/m，在室温下沉积35min得到半导体复合光催化剂。
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