用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极及其制备方法与流程

文档序号:11136946阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极,该光催化阳极的集电体采用不锈钢网,其特征在于,该光催化阳极采用辊压法在所述不锈钢网两侧制备催化层,具体由以下制备方法得到:

(1)将不锈钢网进行超声清洗并干燥,备用;将活性炭用蒸馏水加热煮沸,离心后倒掉上层液体,再用蒸馏水清洗后进行抽滤、干燥,密封后备用;

(2)将0~2质量份的模板剂溶于25质量份的无水乙醇并在室温下搅拌直至溶解,在快速搅拌的状态下向以上溶液中依次加入4~12质量份的钛酸丁酯和3~10质量份的经步骤(1)预处理过的活性炭,混合均匀后再加入浓盐酸调节体系的pH值至1~5;

向调节PH值后的体系中加入3~9质量份的质量分数为10%~40%的硅钨酸水溶液,室温下搅拌直至形成固态凝胶;

将形成的固态凝胶陈化24小时后,放入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,先升温至120℃并维持温度,再升温至150℃并维持温度,冷却后将所得灰色凝胶置于真空干燥箱中恒温干燥,直到有机溶剂全部挥发,研磨后置于马弗炉中煅烧,所得灰色粉末即为载POM/钛-活性炭复合光催化剂;

(3)取4~8质量份步骤(2)中得到的载POM/钛-活性炭复合光催化剂加入到25质量份的无水乙醇中,超声搅拌至充分分散;然后逐滴加入1~6质量份的质量浓度为40%~60%的PTFE乳液;继续超声搅拌,使混合物混合均匀;

(4)将步骤(3)得到的混合物放入恒温水浴中进行加热而使其保持沸腾状态,并不断进行搅拌,直至混合物成为能够用玻璃棒挑起的粘稠膏状物质;将上述粘稠膏状物质揉捏均匀并辊压成两个厚度为0.5~0.7mm的薄片;

(5)将步骤(4)得到的两个薄片平铺在步骤(1)预处理过的不锈钢网两侧,辊压固定成总厚度为1~1.4mm复合层,并放于马弗炉中煅烧,即可制得载POM/钛-活性炭-PTFE复合光阳极。

2.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极,其特征在于,步骤(1)中所述的不锈钢网目数为30~80目;步骤(1)中不锈钢网的超声清洗并干燥的具体操作为:依次放入丙酮溶液、无水乙醇和蒸馏水中超声清洗10min,再放入60℃干燥箱中干燥2h;步骤(1)中所述活性炭的预处理具体操作为:将活性炭用蒸馏水在100℃下加热煮沸2小时,离心后倒掉上层液体,再用蒸馏水清洗3次,之后用真空泵抽滤,放于100℃干燥箱中干燥4h。

3.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极,其特征在于,步骤(2)中高压反应釜的程序升温速度为2℃/min,在120℃和150℃时各保持2h;真空干燥温度为100℃,马弗炉的煅烧温度为400℃,煅烧时间为3小时。

4.根据权利要求1所述的一种用于生物质碱性燃料电池的光催化阳极,其特征在于,步骤(4)中恒温水浴进行加热的温度为85℃。

5.根据权利要求1所述的一种用于生物质碱性燃料电池的光催化阳极,其特征在于,步骤(5)中马弗炉中的煅烧温度为350℃,煅烧时间为1h。

6.一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极的制备方法,该光催化阳极的集电体采用不锈钢网,其特征在于,该光催化阳极采用辊压法在所述不锈钢网两侧制备催化层,该方法按照以下步骤进行:

(1)将不锈钢网进行超声清洗并干燥,备用;将活性炭用蒸馏水加热煮沸,离心后倒掉上层液体,再用蒸馏水清洗后进行抽滤、干燥,密封后备用;

(2)将0~2质量份的模板剂溶于25质量份的无水乙醇并在室温下搅拌直至溶解,在快速搅拌的状态下向以上溶液中依次加入4~12质量份的钛酸丁酯和3~10质量份的经步骤(1)预处理过的活性炭,混合均匀后再加入浓盐酸调节体系的pH值至1~5;

向调节PH值后的体系中加入3~9质量份的质量分数为10%~40%的硅钨酸水溶液,室温下搅拌直至形成固态凝胶;

将形成的固态凝胶陈化24小时后,放入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中,先升温至120℃并维持温度,再升温至150℃并维持温度,冷却后将所得灰色凝胶置于真空干燥箱中恒温干燥,直到有机溶剂全部挥发,研磨后置于马弗炉中煅烧,所得灰色粉末即为载POM/钛-活性炭复合光催化剂;

(3)取4~8质量份步骤(2)中得到的载POM/钛-活性炭复合光催化剂加入到25质量份的无水乙醇中,超声搅拌至充分分散;然后逐滴加入1~6质量份的质量浓度为40%~60%的PTFE乳液;继续超声搅拌,使混合物混合均匀;

(4)将步骤(3)得到的混合物放入恒温水浴中进行加热而使其保持沸腾状态,并不断进行搅拌,直至混合物成为能够用玻璃棒挑起的粘稠膏状物质;将上述粘稠膏状物质揉捏均匀并辊压成两个厚度为0.5~0.7mm的薄片;

(5)将步骤(4)得到的两个薄片平铺在步骤(1)预处理过的不锈钢网两侧,辊压固定成总厚度为1~1.4mm复合层,并放于马弗炉中煅烧,即可制得载POM/钛-活性炭-PTFE复合光阳极。

7.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的不锈钢网目数为30~80目;步骤(1)中不锈钢网的超声清洗并干燥的具体操作为:依次放入丙酮溶液、无水乙醇和蒸馏水中超声清洗10min,再放入60℃干燥箱中干燥2h;步骤(1)中所述活性炭的预处理具体操作为:将活性炭用蒸馏水在100℃下加热煮沸2小时,离心后倒掉上层液体,再用蒸馏水清洗3次,之后用真空泵抽滤,放于100℃干燥箱中干燥4h。

8.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极的制备方法,其特征在于,步骤(2)中高压反应釜的程序升温速度为2℃/min,在120℃和150℃时各保持2h;真空干燥温度为100℃,马弗炉的煅烧温度为400℃,煅烧时间为3小时。

9.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极的制备方法,其特征在于,步骤(4)中恒温水浴进行加热的温度为85℃。

10.根据权利要求1所述的一种用于直接生物质碱性燃料电池的光催化阳极的制备方法,其特征在于,步骤(5)中马弗炉中的煅烧温度为350℃,煅烧时间为1h。

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