CN107919479A - 利用氧化石墨烯和聚 3,4‑乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法 - Google Patents

利用氧化石墨烯和聚 3,4‑乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用氧化石墨烯和聚3,4‑乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，包括以下步骤：（1）将碳毡浸泡在过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应，用去离子水冲洗，干燥；（2）将氧化石墨烯溶液、3,4‑乙烯二氧噻吩溶液和电解质硫酸钠溶液混合，超声反应，得到电解质悬浊液，然后将碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡2‑3h；然后进行电沉积；（3）将碳毡微波反应5min，干燥。本发明制备的电极材料，表面致密均匀，电极比表面积和导电性能高，电极的阻抗低，电极的电子传递效率高，具有良好的生物相容性即产电性能。

Description

利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的 方法
技术领域
本发明属于电极材料制备领域，具体涉及一种利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法。
背景技术
微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）作为一种生物电化学系统，以细菌或酵母菌等产电微生物为催化剂，同时可实现有机废弃物处理和产电的双重功能，是一种新型能源技术。与传统能源相比，微生物燃料电池具有能量转化效率高、燃料来源广泛、清洁无污染等特点，因此受到了学者们的广泛关注。然而，微生物燃料电池的产电能力较低，难以被直接利用，严重阻碍了其实际应用。阳极作为产电微生物附着生长的载体，是有机物降解和电子传递的场所，对提高 MFC 产电性能起着关键性作用。其导电性、稳定性、生物相容性以及有效活性表面积等特性，直接决定着微生物产电能力和电子传递效率。因此，开发合适的阳极材料并对其进一步修饰改进有着重要意义。
石墨烯是一种具有独特二维结构的纳米材料，具有极高的导电率和热导率，优异的机械强度，以及较大的比表面积等特点，吸引了大量研究者的兴趣。石墨烯及其化合物被广泛应用于超级电容、锂离子电池、太阳能电池等领域。近期研究表明，石墨烯材料具有良好的生物相容性，可有效促进生物产电以及电子的传递过程，十分符合作为MFC 阳极材料的要求。通过导电聚合物和石墨烯掺杂，可以进一步提高石墨烯电极的电化学特性和生物相容性，进而显著提高 MFC 产电性能。然而，传统石墨烯及其阳极材料的制备过程中，所使用的强还原剂（如肼类），对环境及微生物有毒害作用；Nafion 和聚四氟乙烯等黏合剂的使用，则会使电极材料的导电性能降低、造价高昂。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法。
利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，包括以下步骤：
（1）将碳毡浸泡在过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应3-5h，然后将碳毡用去离子水冲洗5次，并且在60℃下干燥4h；
（2）将氧化石墨烯溶液、3,4-乙烯二氧噻吩溶液和电解质硫酸钠溶液混合，超声反应10min，得到电解质悬浊液，然后将步骤（1）处理过的碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡2-3h；然后进行电沉积，具体为：设置电沉积电流为5 mA·cm−2，运行时间为1000 s，电压小于2.5 V，然后取出碳毡；
（3）将碳毡微波反应5min，然后在6℃下干燥5h。
优选地，步骤（1）中过氧化氢溶液的质量浓度为10%。
优选地，步骤（2）中氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/mL。
优选地，步骤（2）中3,4-乙烯二氧噻吩溶液的浓度为0.01mol/L。
优选地，步骤（2）中电解质硫酸钠溶液的浓度为0.1mol/L。
优选地，步骤（2）中氧化石墨烯溶液、3,4-乙烯二氧噻吩溶液和电解质硫酸钠溶液的体积比为2:3:5。
优选地，步骤（2）中超声反应的条件为：超声功率300-500W，超声频率30Hz。
优选地，步骤（3）中微波反应的功率为200W。
本发明的优点：
本发明制备的电极材料，表面致密均匀，电极比表面积和导电性能高，电极的阻抗低，电极的电子传递效率高，具有良好的生物相容性即产电性能。
具体实施方式
实施例1
利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，包括以下步骤：
（1）将碳毡浸泡在质量浓度为10%的过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应3h，然后将碳毡用去离子水冲洗5次，并且在60℃下干燥4h；
（2）将体积比为2:3:5的1mg/mL的氧化石墨烯溶液、0.01mol/L 的3,4-乙烯二氧噻吩溶液和0.1mol/L的电解质硫酸钠溶液混合，在超声功率300W、超声频率30Hz的条件下超声反应10min，得到电解质悬浊液，然后将步骤（1）处理过的碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡2h；然后进行电沉积，具体为：设置电沉积电流为5 mA·cm−2，运行时间为1000 s，电压小于2.5 V，然后取出碳毡；
（3）将碳毡在功率为200W下微波反应5min，然后在6℃下干燥5h。
实施例2
利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，包括以下步骤：
（1）将碳毡浸泡在质量浓度为10%的过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应5h，然后将碳毡用去离子水冲洗5次，并且在60℃下干燥4h；
（2）将体积比为2:3:5的1mg/mL的氧化石墨烯溶液、0.01mol/L 的3,4-乙烯二氧噻吩溶液和0.1mol/L的电解质硫酸钠溶液混合，在超声功率500W、超声频率30Hz的条件下超声反应10min，得到电解质悬浊液，然后将步骤（1）处理过的碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡3h；然后进行电沉积，具体为：设置电沉积电流为5 mA·cm−2，运行时间为1000 s，电压小于2.5 V，然后取出碳毡；
（3）将碳毡在功率为200W下微波反应5min，然后在6℃下干燥5h。
实施例3
利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，包括以下步骤：
（1）将碳毡浸泡在质量浓度为10%的过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应4h，然后将碳毡用去离子水冲洗5次，并且在60℃下干燥4h；
（2）将体积比为2:3:5的1mg/mL的氧化石墨烯溶液、0.01mol/L 的3,4-乙烯二氧噻吩溶液和0.1mol/L的电解质硫酸钠溶液混合，在超声功率400W、超声频率30Hz的条件下超声反应10min，得到电解质悬浊液，然后将步骤（1）处理过的碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡2.5h；然后进行电沉积，具体为：设置电沉积电流为5 mA·cm−2，运行时间为1000 s，电压小于2.5 V，然后取出碳毡；
（3）将碳毡在功率为200W下微波反应5min，然后在6℃下干燥5h。

Claims (8)

1.利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将碳毡浸泡在过氧化氢溶液中，在90℃下恒温反应3-5h，然后将碳毡用去离子水冲洗5次，并且在60℃下干燥4h；
（2）将氧化石墨烯溶液、3,4-乙烯二氧噻吩溶液和电解质硫酸钠溶液混合，超声反应10min，得到电解质悬浊液，然后将步骤（1）处理过的碳毡浸泡在电解质悬浊液中，在室温下浸泡30min，然后在40℃下浸泡2-3h；然后进行电沉积，具体为：设置电沉积电流为5 mA·cm−2，运行时间为1000 s，电压小于2.5 V，然后取出碳毡；
（3）将碳毡微波反应5min，然后在6℃下干燥5h。
2.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（1）中过氧化氢溶液的质量浓度为10%。
3.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/mL。
4.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中3,4-乙烯二氧噻吩溶液的浓度为0.01mol/L。
5.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中电解质硫酸钠溶液的浓度为0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中氧化石墨烯溶液、3,4-乙烯二氧噻吩溶液和电解质硫酸钠溶液的体积比为2:3:5。
7.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（2）中超声反应的条件为：超声功率300-500W，超声频率30Hz。
8.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩制备电极材料的方法，其特征在于：步骤（3）中微波反应的功率为200W。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113289619A (zh) * 2021-04-30 2021-08-24 西北有色金属研究院 一种柔性碳纤维负载金电催化剂的制备方法
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