一种复合阴极电极及其制备方法和应用_3

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碳-介孔C〇304电极:
[0097] 取步骤2)制备的介孔碳100mg和步骤3)制备的介孔Co30430mg溶于200mL乙二 醇制成涂液。再将涂液刷涂在预处理过的金属锆网上,于l〇〇°C下烘干,然后在350°C温度 下烧结2h,反复操作至涂液完全涂完。制备成复合阴极电极前体Zr/介孔碳-介孔C〇304电 极,涂层厚度为5iim。
[0098]5)氯过氧化物酶的固定:
[0099] 用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液配制100mL浓度为100mg/L氯过氧化物酶溶液,然 后将步骤4)制备的复合阴极电极前体Zr/介孔碳-介孔C〇304电极浸渍在该氯过氧化物酶 溶液中,超声震荡3h后,得到Zr/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物酶复合阴极电极。
[0100] 实施例3
[0101] 本实施例在于说明采用本发明的方法制备的Ni/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物 酶复合阴极电极。
[0102] 1)金属基体前处理:
[0103]用砂纸打磨镍(泡沫态)表面,然后放入浓度为20%的混和酸溶液(体积比,磷酸: 硫酸=2:1)中,浸泡30min,蒸馈水清洗后备用。
[0104]2)介孔碳的制备:
[0105] (d)将2gSBA-15粉体分散在50mL0. 04g/mL的酚醛树脂的乙醇溶液中,搅拌24h。 样品转入100°C烘箱中加热2h使酚醛树脂固化,然后转入管式炉于氮气气氛下加热到 950°C保温4h,使酚醛树脂完全碳化;
[0106] (e)用65mLl.Omol/L的HF溶液除去氧化娃,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干燥,得 到介孔碳。测得介孔碳的比表面积为1540m2/g。
[0107] 3)介孔C〇304的制备:
[0108] (f)取2gSBA-15分散于25mL无水乙醇中,搅拌均匀,然后将3-氨丙基三乙氧基 硅烷6g加入到模板剂SBA-15的乙醇溶液中,搅拌均匀后,加入15g硝酸钴,室温搅拌24h 后,蒸干溶剂;
[0109] (g)将得到的复合物在650°C煅烧2h;
[0110] (h)用60mLl. 0mol/L的HF溶液除去SBA-15模板,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干 燥,得到介孔C〇304。测得介孔C〇304的比表面积为940m2/g。
[0111] 4)Ni/介孔碳-介孔C〇304电极:
[0112] 取步骤2)制备的介孔碳100mg和步骤3)制备的介孔Co30450mg溶于300mL无水 乙醇制成涂液。再将涂液刷涂在预处理过的泡沫镍上,于l〇〇°C下烘干,然后在400°C温度 下烧结2h,反复操作至涂液完全涂完。制备成复合阴极电极前体Ni/介孔碳-介孔C〇304电 极,涂层厚度为10um。
[0113] 5)氯过氧化物酶的固定:
[0114] 用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液配制100mL浓度为300mg/L的氯过氧化物酶溶液, 然后将步骤4)制备的复合阴极电极前体Ni/介孔碳-C〇304电极浸渍在该氯过氧化物酶溶 液中,超声震荡2h后,得到Ni/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物酶复合阴极电极。
[0115] 实施例4
[0116] 本实施例在于说明采用本发明的方法制备的Ni/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物 酶复合阴极电极
[0117] 1)金属基体前处理:
[0118] 用砂纸打磨镍(泡沫态)表面,然后放入30%(体积)的混和酸溶液(磷酸:硫酸 =1:1)中,浸泡35min,蒸馏水清洗后备用。
[0119]2)介孔碳的制备:
[0120] (d)将2gSBA-15粉体分散在20mL0. 4g/mL的酚醛树脂的乙醇溶液中,搅拌24h。样 品转入100°C烘箱中加热2h使酚醛树脂固化,然后转入管式炉于氮气气氛下加热到900°C 保温5h,使酚醛树脂完全碳化;
[0121] (e)用60mL1.0mol/L的HF溶液除去氧化娃,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干燥,得 到介孔碳。测得介孔碳的比表面积为1320m2/g。
[0122] 3)介孔C〇304的制备:
[0123] (f)取2gSBA-15分散于10mL无水乙醇中,搅拌均匀,然后将3-氨丙基三乙氧基 硅烷2g加入到模板剂SBA-15的乙醇溶液中,搅拌均匀后,加入10g硝酸钴,室温搅拌24h 后,蒸干溶剂;
[0124] (g)将得到的复合物在650°C煅烧2h;
[0125] (h)用50mLl.Omol/L的HF溶液除去SBA-15模板,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干 燥,得到介孔C〇304。测得介孔C〇304的比表面积为760m2/g。
[0126] 4)Ni/介孔碳-介孔C〇304电极:
[0127] 将步骤2)制备的介孔碳100mg和步骤3)制备的介孔Co30420mg溶于150mL乙二 醇制成涂液。再将涂液刷涂在预处理过的泡沫镍上,于l〇〇°C下烘干,然后在340°C温度下 烧结2h,反复操作至涂液完全涂完。制备成复合阴极电极前体Ni/介孔碳-介孔C〇304电 极,涂层厚度为3iim。
[0128] 5)氯过氧化物酶的固定:
[0129] 用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液配制100mL浓度为500mg/L的氯过氧化物酶溶液, 然后将步骤4)制备的复合阴极电极前体Ni/介孔碳-介孔C〇304电极浸渍在该氯过氧化物 酶溶液中,超声震荡2h后,得到Ni/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物酶复合阴极电极。
[0130] 实施例5
[0131] 本实施例在于说明采用本发明的方法制备的Ti/介孔碳-介孔C〇304-辣根过氧化 物酶复合阴极电极
[0132]1)金属基体前处理:
[0133] 用砂纸打磨钛(多孔态)表面,然后放入10%(质量)的草酸溶液中,煮沸40min,蒸 馏水清洗后备用。
[0134] 2)介孔碳的制备:
[0135] (d)将2gSBA-15粉体分散在80mL0.lg/mL的酚醛树脂的乙醇溶液中,搅拌24h。样 品转入100°C烘箱中加热2h使酚醛树脂固化,然后转入管式炉于氮气气氛下加热到950°C 保温4h,使酚醛树脂完全碳化;
[0136] (e)用70mLl. 0mol/L的HF溶液除去氧化娃,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干燥,得 到介孔碳。测得介孔碳的比表面积为1300m2/g。
[0137] 3)介孔C〇304的制备:
[0138] (f)取lgSBA-15分散于20mL无水乙醇中,搅拌均匀,然后将3-氨丙基三乙氧基 硅烷5g加入到模板剂SBA-15的乙醇溶液中,搅拌均匀后,加入15g硝酸钴,室温搅拌24h 后,蒸干溶剂;
[0139] (g)将得到的复合物在650°C煅烧2h;
[0140] (h)用60mLl. 0mol/L的HF溶液除去SBA-15模板,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干 燥,得到介孔C〇304。测得介孔C〇304的比表面积为750m2/g。
[0141] 4)Ti/介孔碳-介孔C〇304电极:
[0142] 将步骤2)制备的介孔碳100mg和步骤3)制备的介孔Co30470mg溶于400mL正丁 醇制成涂液。再将涂液喷涂在预处理过的多孔钛上,于l〇〇°C下烘干,然后在350°C温度下 烧结2h,反复操作至涂液完全涂完。制备成复合阴极电极前体Ti/介孔碳-介孔C〇304电 极,涂层厚度为15iim。
[0143] 5)辣根过氧化物酶的固定:
[0144] 用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液配制100mL浓度为500mg/L的辣根过氧化物酶溶 液,然后将步骤4)制备的复合阴极电极前体Ti/介孔碳-介孔C〇304电极浸渍在该辣根过 氧化物酶溶液中,超声震荡2h后,得到Ti/介孔碳-介孔C〇304-辣根过氧化物酶复合阴极 电极。
[0145] 实施例6
[0146] 本实施例在于说明采用本发明的方法制备的Zr/介孔碳-介孔C〇304-氯过氧化物 酶复合阴极电极。
[0147] 1)金属基体前处理:
[0148] 用砂纸打磨锆(金属网)表面,然后放入45%(体积)的混和酸溶液(磷酸:硫酸=1: 1)中,浸泡25min,蒸馈水清洗后备用。
[0149] 2)介孔碳的制备:
[0150] (a)将2.OgPE0-PP0-PE0三嵌段聚合物F127模板剂溶于20g无水乙醇和20mL盐 酸的乙醇-盐酸溶液中,搅拌均匀,然后依次加入8g正硅酸乙酯和10g蔗糖的乙醇溶液,搅 拌2h,将混合物转移至蒸发皿中,在室温下蒸发10h,然后将蒸发皿放入KKTC干燥箱中热 聚合24h,形成薄膜状物质;
[0151] (b)将形成的薄膜放入管式炉中于氮气气氛下进行碳化,400°C保温4h,950°C保温 2h,即得到有序介孔碳-氧化硅复合物;
[0152] (c)用70mLl. 0mol/L的HF溶液除去氧化娃,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干燥,得 到介孔碳。测得介孔碳的比表面积为1330m2/g。
[0153] 3)介孔C〇304的制备:
[0154] (f)取2gSBA-15分散于35mL无水乙醇中,搅拌均匀,然后将3-氨丙基三乙氧基 硅烷9g加入到模板剂SBA-15的乙醇溶液中,搅拌均匀后,加入25g硝酸钴,室温搅拌24h 后,蒸干溶剂;
[0155] (g)将得到的复合物在650°C煅烧2h;
[0156] (h)用65mLl. 0mol/L的HF溶液除去SBA-15模板,室温下搅拌24h,离心、洗涤、干 燥,得到介孔C〇304。测得介孔C
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