CN107611454A - 一种微生物电解池阴极材料的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种钴、镍微生物电解池阴极材料的制备方法及其在微生物电解池中的应用。本发明以碳基材料为基体，将钴、镍电镀到碳基材料上，将电镀好的碳基镍钴材料应用于废水微生物电解池系统中作为阴极材料。当电镀电位为‑1.5V，电镀时间为800s，电镀液组成为0.06mol/LCo2++0.06mol/LNi2+时，所制备的电极材料性能最佳：所产生的电流密度为1.385mA/cm2,H2体积产率0.227ml/cm2/h,氢气所占比例86.03％。相对比铂网，具有更优越的电化学性能、产氢性能及更好的废水处理效果。本发明材料制备方法操作简单，原材料价廉易得，将制备好的材料应用于废水微生物电解池体系，所需外加电压低，可以大大节约能耗，所产生的氢气量大，质纯，同时废水处理效果佳。

Description

一种微生物电解池阴极材料的制备方法及应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种钴、镍微生物电解池阴极材料的制备方法及其在微生物电解池中的应用。
背景技术
随着经济日益发展，环境污染越来越严重，环境问题受到广泛关注。微生物电解池(MEC)利用微生物分解污水中有机物同时在阴极析出氢气，不仅在一定程度上解决了水环境污染问题，同时也为解决能源问题提供了新方向。
为提高产氢效率，微生物电解池研究热点之一即是阴极材料的选择和优化。传统的阴极材料包括Pt阴极催化剂、不锈钢网、碳素材料等等。Pt电极因其较低的产氢过电势、良好的导电性能被广泛应用，然而Pt的价格昂贵，经济成本高，并且Pt易与废水中的硫化物等有机物结合而中毒，不利于微生物电解池在实际废水中的应用。故Pt电极违背了MEC制氢所要求的节能、环保的初衷。不锈钢网催化活性较低。碳素材料具有较大的析氢过电势，能耗较大。镍、钴系元素作为非贵金属，价格较低廉，电催化活性高，析氢过电势小，同时具有良好的导电性、耐腐蚀性能。专利号为CN102227028A研究了一种微生物燃料电池镍基体空气阴极材料的改性方法,它解决了现有镍基体空气阴极材料孔隙度过大而影响微生物燃料电池性能问题。但是操作过程复杂，耗时间。专利号为CN103290425A研究了以驯化好的微生物作为MEC的阴极材料，但是其存在阴阳极微生物驯化操作繁琐、驯化周期较长且活性较难控制等缺点，不能确保稳定且高效的产氢。专利号为CN106630177A研究了一种利用微生物电解池处理焦化废水并产氢的方法，该专利中利用焦化活性菌为催化剂，碳毡为阳极，载Pt碳布为阴极，构建微生物燃料电池，待电流达到稳定最高值后转为微生物电解池，用于处理焦化废水同步产氢。但是，该发明中所采用的阴极载Pt碳布比表面积小，价格比较昂贵，尤其是碳布上的Pt催化剂在微生物电解池氢气环境中发生失活现象，析氢催化活性及稳定性大受影响。
发明内容
本发明旨在提供一种微生物电解池阴极材料制备方法，以碳基材料为基体，通过恒电位电镀法将Co2+、Ni2+沉积在其上，并将电镀好的碳基镍钴材料应用到一系列废水微生物电解池体系作为阴极材料，实现同步处理废水并且产氢。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种微生物电解池阴极材料，通过下述方法制备得到：
(1)阴极碳基基底的预处理：将阴极碳基基底依次进行以下处理：
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2-3h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2-3h；
第四步在去离子水中浸泡5-6h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8-7.2；
第六步在120℃温度下干燥12-13h即可；
(2)按照常规方法配制Co2+电镀液或者Ni2+电镀液或者Co2+和Ni2+混合电镀液；
(3)在三电极体系下，以碳基基底为工作电极，铂网为对电极，银-氯化银电极为参比电极，设置电镀电位和电镀时间，在步骤(2)配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
优选地，本发明所述步骤(1)中的阴极碳基基底为碳纸、碳布、碳毡、碳纤维、碳棒或者碳纳米管。
优选地，本发明所述步骤(2)中Co2+电镀液浓度为0.03-0.12molL，所述的Ni2+电镀液浓度为0.05-0.15mol/L，所述的Co2+和Ni2+混合电镀液的浓度为0.02-0.18mol/L。
优选地，本发明所述步骤(3)中电镀时的初始电位设置为-0.8V～-2.0V；电镀时间设置为200s-1000s。
本发明制备的碳基镍钴材料作为阴极应用于微生物电解池。
优选地，本发明所述的微生物电解池可以处理多种废水：焦化废水、化工厂废水、造纸厂废水、生活污水、啤酒厂污水、养猪场污水或者食品厂污水。
本发明微生物电解池的启动具体步骤((1)-(9))同公开号为CN106630177A专利，步骤(10)为本发明制备的碳基镍钴材料作为阴极应用于平稳运行的微生物电解池：
(1)细菌的活化：
取废水厂好氧池细菌污泥，并将细菌污泥储藏于冷冻室备用；使用时，先将细菌污泥置于冷藏室解冻，之后将微生物燃料电池阳极液加入细菌污泥中直至将细菌污泥浸没，于25-35℃下活化培养72-120小时；
(2)阳极电极碳毡的处理：
其处理步骤如下：
①蒸馏水冲洗；②在0.5mol/L HCl中浸泡2h；③在0.5mol/L NaOH中浸泡2h；④在去离子水中浸泡5h；⑤将阳极电极碳毡置于HNO3和H2O2体积比为1：0.5-2的混合溶液中，在60℃、90Hz的条件下超声30min；⑥将阳极电极碳毡置于马弗炉中，在450℃条件下烧30min；⑦取出后用蒸馏水冲洗至PH值为6.8-7.2；⑧在120℃温度下干燥12h即可；
(3)阴极电极载Pt碳布的处理：
其处理步骤如下：
①蒸馏水冲洗；②在0.5mol/L HCl中浸泡2h；③在0.5mol/L NaOH中浸泡2h；④在去离子水中浸泡5h；
(4)配制微生物燃料电池阳极液及阴极液
所述微生物燃料电池阳极液的组成为：Na2HPO4·12H2O 20.64g/L、NaH2PO4·2H2O6.64g/L、C6H12O6·H2O1g/L、MgSO4 1.2g/L；NH4Cl 0.31g/L、CaCl2 0.01g/L；FeSO4 6mg/L；(NH4)6Mo7O24 3mg/L；NaCl 0.002g/L；H3BO3 1mg/L；ZnCl2 1mg/L；CoCl2·2H2O 1mg/L，MnSO40.76mg/L；CuCl2 0.53816mg/L；AlCl3 0.5mg/L；KCl 0.13mg/L、NiCl2·6H2O 0.1mg/L。调节阳极液的PH为6.8-7.2。
所述微生物燃料电池阴极液的组成为：K3[Fe(CN)6]32.93g/L，Na2HPO4·12H2O20.64g/L，NaH2PO4·2H2O 6.64g/L。调节阴极液的PH为6.8-7.2。
(5)配制微生物电解池阳极液及阴极液；
所述微生物电解池阳极液与阴极液的组成为：C6H12O6·H2O1g/L、NH4Cl 0.31g/L、KCl 0.13mg/L、NaH2PO4·2H2O 5.62g/L、Na2HPO4·12H2O 6.16g/L、CaCl2 0.01g/L；MgSO41.2g/L；NaCl 0.002g/L；FeSO4 6mg/L；MnSO4 0.76mg/L；AlCl3 0.5mg/L；(NH4)6Mo7O24 3mg/L；H3BO3 1mg/L；NiCl2·6H2O 0.1mg/L；CuCl2 0.53816mg/L；ZnCl2 1mg/L；CoCl2·2H2O 1mg/L。调节阴、阳极液的PH为6.8-7.2。
(6)将活化后的细菌污泥和微生物燃料电池阳极液按照2:10的体积比加入阳极室中，将与细菌污泥和微生物燃料电池阳极液总量等体积的微生物燃料电池阴极液加入阴极室中；
(7)启动微生物燃料电池
监测电流，当电流小于0.1mA时，更换微生物燃料电池阳、阴极液，直至输出电流达到0.6-0.7mA；
(8)将阳极室中微生物燃料电池阳极液换成微生物电解池阳极液，将阴极室中的微生物燃料电池阴极液换成微生物电解池阴极液，并将阴极材料换成电沉积后的碳基基体材料；
(9)启动微生物电解池
监测电流，若电流小于1mA时，更换微生物电解池阳、阴极液，直至输出电流达到7-8mA。标志着微生物电解池平稳运行；
(10)将制备好的碳基镍钴材料作为阴极材料应用于稳定运行的微生物电解池中，实现同步降解废水并且产氢。
本发明采用以上技术方案，与背景技术相比，具有以下优点：
1)本方法采用碳基材料做阴极材料基体，价廉易得且稳定性高。
2)本方法采用电化学方法将钴、镍金属元素镀到碳基材料上，操作简便，具有良好的推广价值。
3)将本方法制备的材料应用于微生物燃料电解池体系作为阴极材料，废水处理效果好，析氢性能好且氢气纯度高。
4)本方法制备的阴极材料应用到多种废水微生物电解池中，所需外加电压低，能耗低，经济效益显著，具有广泛的实用价值。
附图说明
图1至图4是本发明电镀电压-0.8V下，不同电镀时间对微生物电解池电化学性能的影响关系图。电镀液组成为：0.12mol/L Co2+。
图1是本发明不同电镀时间对微生物电解池产生电流影响关系图；
图2是本发明不同电镀时间对微生物电解池阴、阳极电势影响关系图。
图3是本发明不同电镀时间对微生物电解池产气速率影响关系图。
图4是是本发明产气组分图。
图5至图8为本发明电镀时间800s条件下，不同电镀电压对微生物电解池电化学性能的影响关系图。电镀液组成为：0.12mol/L Co2+。
图5是本发明不同电镀电压对微生物电解池产生电流影响关系图。
图6是本发明不同电镀电压对微生物电解池对微生物电解池阴、阳极电势影响关系图。
图7是本发明不同电镀电压对微生物电解池产气速率影响关系图。
图8是本发明产气组分图。
图9至图13为本发明不同比例的钴、镍电镀液条件下，对微生物电解池电化学性能的影响关系图。电镀液成分：0.12mol/L Co2+、0.12mol/L Ni2+、0.06mol/L Co2++0.06mol/LNi2+、0.09mol/L Co2++0.03mol/L Ni2+、0.03mol/L Co2++0.09mol/L Ni2+。
图9是本发明电镀液成分对微生物电解池产生电流影响关系图。
图10是本发明微生物电解池对微生物电解池阴、阳极电势影响关系图。
图11是本发明电镀液成分对微生物电解池产气速率影响关系图。
图12是本发明不同电镀液成分的产气组分图。
图13是本发明微生物电解池处理焦化废水效果图。
图14是本发明Co2+阴极材料扫描电镜图。
图15是本发明Ni2+阴极材料扫描电镜图。
图16是本发明Co2+和Ni2+阴极材料扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
本发明包括以下具体步骤：
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2h；
第四步在去离子水中浸泡5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8；
第六步在120℃温度下干燥12h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为200s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例2
①碳布的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡3h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡3h；
第四步在去离子水中浸泡6h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.2；
第六步在120℃温度下干燥13h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳布为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为500s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理化工厂废水同步产氢。
实施例3
①碳毡的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳毡为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理造纸厂废水同步产氢。
实施例4
①碳纤维的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纤维为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为1000s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理生活废水同步产氢。
实施例5
①碳棒的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳棒为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.0V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理啤酒厂废水同步产氢。
实施例6
①碳纳米管的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纳米管为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理养猪厂废水同步产氢。
实施例7
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-2.0V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理食品厂废水同步产氢。
实施例8
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.12mol/L的NiCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例9
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.06mol/LCoCl2·6H2O+0.06mol/LNiCl2·6H2O电镀液；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例10
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.09mol/LCoCl2·6H2O+0.03mol/LNiCl2·6H2O电镀液；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例11
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.03mol/LCoCl2·6H2O+0.09mol/LNiCl2·6H2O电镀液；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
将所制备的一系列钴、镍碳基材料和传统意义上产氢性能最优异的贵金属铂网材料均应用于微生物电解池中作为阴极材料，将其微生物电解池电化学性质、产氢效果、焦化废水降解效果进行对比，如下表1,2,3所示。
由下表1和表2可得，在电镀电位-1.5V,电镀时间800s条件下制得的碳基钴材料，相对比铂网，产氢效果更好，电化学性能更高。
由表3可得，在电镀电位-1.5V，电镀时间为800s及电镀液配比为0.06mol/LCo2++0.06mol/LNi2+条件下制得的碳基镍钴材料，相对比铂网，产氢效果更好，焦化废水处理效果更强。表明本发明制得的阴极材料在微生物电解池中的应用效果优于贵金属铂网。
表1电镀电位-0.8V，变电镀时间
表2电镀时间为800s，变电镀电位
表3电镀电位-1.5V，电镀时间800s
图1至图4是本发明电镀电位为-0.8V下，不同电镀时间对微生物电解池电化学性能的影响关系图。从图1可以得出随着时间的增加，电流先增大再减小，在电镀时间为800s时电流最大，其电流密度的最大值为1.11mA/cm2。从图2可以得出800s时，阴、阳极电势差最大，从图3、图4可以得出800s时产气速率和氢气所占比例最高，产气速率为0.267ml/cm2/h，氢气占总体积的72.87％。
图5至图8是本发明电镀时间为800s下，不同电镀电位对微生物电解池电化学性能的影响关系图。从图5可以得出随着负电位的增大，电流先增大后减小，电镀电位为-1.5V时电流最大，其电流密度为1.305mA/cm2。从图6可以得出其阴、阳极电势差最大，从图7、图8可以得出产气速率和氢气所占比例最高，产气速率为0.276ml/cm2/h，氢气占总体积的81.12％。
图9至图13为本发明不同比例的镍、钴电镀液条件下，对微生物电解池电化学性能的影响关系图。从图9可以看出0.12mol/LNi2+的电流最大，其电流密度为1.67mA/cm2。从图10可以得出阴阳极电势差最大，从图11、图12得出其产气速率和氢气所占比例最高，产速率为0.281ml/cm2/h，氢气占总体积的84.21％。0.06mol/L Co2++0.06mol/L Ni2+稍低于其，从图13得0.06mol/LCo2++0.06mol/LNi2+化学耗氧量、酚、氨氮、硫化物去除率随时间而变化。当运行微生物电解池24h后，化学耗氧量去除率、挥发酚去除率、氨氮去除率、硫化物去除率均大于98％。
图14是本发明Co2+阴极材料扫描电镜图。图15是本发明Ni2+阴极材料扫描电镜图。图16是本发明Co2+和Ni2+阴极材料扫描电镜图。从以上三副图的比较得出，镍和钴的形貌有很大的区别钴呈现线性棱状镍呈现团状，混合物呈现小的线性结晶增大了其比表面积。
实施例12
本发明包括以下具体步骤：
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2h；
第四步在去离子水中浸泡5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8；
第六步在120℃温度下干燥12h即可；
②配制0.02mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为200s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例13
本发明包括以下具体步骤：
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2h；
第四步在去离子水中浸泡5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8；
第六步在120℃温度下干燥12h即可；
②配制0.18mol/L的CoCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-0.8V、时间为200s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基钴材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例14
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.05mol/L的NiCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。
实施例15
①碳纸的预处理。
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2.5h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2.5h；
第四步在去离子水中浸泡2.5h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为7.0；
第六步在120℃温度下干燥12.5h即可；
②配制0.15mol/L的NiCl2·6H2O；
③在三电极体系下，以碳纸为工作电极，铂网为对电极，银氯化银电极为参比电极，设置电镀电位为-1.5V、时间为800s，在配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积；
④将制备好的碳基镍材料作为微生物电解池阴极，处理焦化废水同步产氢。

Claims (7)

1.一种微生物电解池阴极材料，其特征是通过下述方法制备得到：
(1)阴极碳基基底的预处理：将阴极碳基基底依次进行以下处理：
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2-3h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2-3h；
第四步在去离子水中浸泡5-6h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8-7.2；
第六步在120℃温度下干燥12-13h即可；
(2)按照常规方法配置Co2+电镀液或者Ni2+电镀液或者Co2+和Ni2+混合电镀液；
(3)在三电极体系下，以碳基材料为工作电极，铂网为对电极，银-氯化银电极为参比电极，应用电化学工作站，在步骤(2)配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积。
2.根据权利要求1所述的一种微生物电解池阴极材料，其特征是所述步骤(1)中的阴极碳基基底为碳纸、碳布、碳毡、碳纤维、碳棒或者碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的一种微生物电解池阴极材料，其特征是所述步骤(2)中Co2+电镀液浓度为0.02-0.18mol/L，所述的Ni2+电镀液浓度为0.05-0.15mol/L，所述的Co2+和Ni2+混合电镀液浓度为0.03-0.12mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种微生物电解池阴极材料，其特征是所述步骤(3)中电镀时的初始电位设置为-0.8V～-2.0V；电镀时间设置为200s-1000s。
5.权利要求1-4中任意一项所述的一种微生物电解池阴极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)阴极碳基基底的预处理：将阴极碳基基底依次进行以下六步完成处理：
第一步蒸馏水冲洗；
第二步在0.5mol/L HCl中浸泡2-3h；
第三步在0.5mol/L NaOH中浸泡2-3h；
第四步在去离子水中浸泡5-6h；
第五步用蒸馏水冲洗至PH值为6.8～7.2；
第六步在120℃温度下干燥12-13h即可；
(2)按照常规方法配置Co2+电镀液或者Ni2+电镀液或者Co2+和Ni2+混合电镀液；
(3)在三电极体系下，以碳基材料为工作电极，铂网为对电极，银-氯化银电极为参比电极，应用电化学工作站，在步骤(2)配好的电镀液中进行恒电位电化学沉积。
6.权利要求1所述的一种微生物电解池阴极材料的应用，其特征是作为阴极材料应用于微生物电解池。
7.根据权利要求6所述的一种微生物电解池阴极材料的应用，其特征是所述的微生物电解池处理废水类型为：焦化废水、化工厂废水、造纸厂废水、生活污水、啤酒厂污水、养猪场污水或者食品厂污水。
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