CN113161561A - 一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明提供的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布包括含氧官能团活化碳布和原位生长于所述含氧官能团活化碳布的碳纤维表面的MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒，所述MOFs的有机配体为对苯二甲酸。本发明以金属‑有机骨架衍生的Fe2O3纳米颗粒作为活性物质，MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒相比于传统无机铁氧化物相比，具有良好的生物相容性以及具有较大的比表面积，能够暴露更多的活性位点，当作为微生物燃料电池阳极材料时，活性位点与产电微生物接触，有利于产电微生物在阳极上附着并进行细胞外电子传递，从而提高阳极材料的功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料电池技术领域，特别涉及一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布及其制备方法和应用。
背景技术
随着全球能源危机日益加重，微生物燃料电池作为一种可以替代传统能源潜力的生物电化学系统引起了研究者们的极大兴趣。限制微生物燃料电池投入商业化使用的主要因素是其较低的功率密度，而提升功率密度的关键在于高性能阳极材料，高性能的阳极材料可以为提高产电微生物进行高效率的细胞外电子传递提供可能。
现有研究表明，铁氧化物的存在可以促进异化金属还原菌等产电微生物分泌与进行细胞外电子传递的物质包括电子梭黄素、外膜c型细胞色素MtrC和OmcA等，能够作为微生物燃料电池的阳极材料。目前，有报道的铁氧化物基微生物燃料电池阳极材料主要Fe3O4-碳布复合材料、Fe3O4-不锈钢网复合材料，但是他们的功率密度较低，如Fe3O4-碳布复合材料的最大功率密度为728mW·m-2，Fe3O4-不锈钢网复合材料的最大功率密度为809mW·m-2，不能满足微生物燃料电池的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布及其制备方法和应用。本发明提供的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布具有高功率密度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，包括含氧官能团活化碳布和原位生长于所述含氧官能团活化碳布的碳纤维表面的MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒，所述MOFs的有机配体为对苯二甲酸。
优选的，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的粒径为200nm～2μm。
优选的，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒在碳布表面的负载率为4～5％。
本发明提供了上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(2)对所述生长有铁基MOFs的碳布进行焙烧，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
优选的，所述可溶性三价铁源与对苯二甲酸的摩尔比为9～18:10。
优选的，所述原位溶剂热反应的温度为105～120℃，时间为8～12h。
优选的，所述焙烧的温度为400～600℃，时间为1～3h。
优选的，所述含氧官能团活化碳布的制备方法，包括以下步骤：
将间苯二酚、甲醛、催化剂与水混合，得到混合液；
使用所述混合液浸渍碳布，得到负载有酚醛树脂的碳布；
对所述负载有酚醛树脂的碳布进行热处理，得到含氧官能团活化碳布。
本发明提供了上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布作为微生物燃料电池阳极材料的应用。
本发明提供了一种微生物燃料电池，包括阳极、阴极和质子交换膜，所述阳极的材料为上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
本发明提供了一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，包括含氧官能团活化碳布和原位生长于所述含氧官能团活化碳布的碳纤维表面的MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒，所述MOFs的有机配体为对苯二甲酸。本发明以金属-有机骨架(MOFs)衍生的Fe2O3纳米颗粒作为活性物质，MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒相比于传统无机铁氧化物相比，具有良好的生物相容性以及具有较大的比表面积，能够暴露更多的活性位点，当作为微生物燃料电池阳极材料时，活性位点与产电微生物接触，有利于产电微生物在阳极上附着并进行细胞外电子传递，从而提高阳极材料的功率密度。本发明以含氧官能团活化碳布作为基体材料，其具有柔韧性好，导电性好的优势，且碳布经含氧官能团活化后有利于MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的原位生长。在本发明中，由于MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒原位生长于含氧官能团活化碳布表面，具有良好的附着牢固度，当作为微生物燃料电池阳极材料时，可以耐受长期的液体环境不发生脱落。实施例结果表明，本发明提供的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布功率密度为4181.27mW·m-2。
本发明提供了一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：(1)将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布；(2)对所述生长有铁基MOFs的碳布进行焙烧，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。本发明采用滴加对苯二甲酸的有机溶液的方式，能够使铁基MOFs均匀负载在碳布纤维表面，避免铁基MOFs的团聚；在原位溶剂热反应过程中，对苯二甲酸有机配体和三价铁离子通过配位键自组装形成具有分子内孔隙的铁基金属有机骨架化合物并原位生长在含氧官能团活化碳布表面；本发明通过焙烧，铁基金属有机骨架化合物中的Fe离子氧化为Fe2O3，从而得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
进一步的，在本发明中，所述含氧官能团活化碳布的制备方法包括：将间苯二酚、甲醛、碳酸钠与水混合，得到混合液；使用所述混合液浸渍碳布，得到负载有酚醛树脂的碳布；对所述负载有酚醛树脂的碳布进行热处理，得到含氧官能团活化碳布。本发明使用酚醛树脂对碳布进行改性，能够提高碳布的强度，经热处理后，所得碳布不仅修饰有含氧官能团，还具有良好的强度。
附图说明
图1是实施例1所得MIL-Fe2O3/CC的XRD图；
图2是实施例1所得MIL-Fe2O3/CC的扫描电镜图；
图3是实施例1中产电微生物附着的MIL-Fe2O3/CC的扫描电镜图；
图4是实施例1所得MIL-Fe2O3/CC的输出功率密度图；
图5是实施例1中碳布的输出功率密度图；
图6是实施例1中MIL-Fe2O3/CC阳极的电化学阻抗谱图；
图7是实施例1中碳布阳极的电化学阻抗谱图；
图8是实施例2中MIL-Fe2O3/CC的扫描电镜图；
图9是对比例1中所得铁基MOFs的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，包括含氧官能团活化碳布和原位生长于所述含氧官能团活化碳布的碳纤维表面的MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒，所述MOFs的有机配体为对苯二甲酸。在本发明中，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的粒径优选为200nm～2μm，更优选为500～1μm。在本发明中，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的形貌为纺锤形，具有较大的比表面积。
在本发明中，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒在碳布表面的负载率优选为4～5％，更优选为4.5％。
本发明以金属-有机骨架(MOFs)衍生的Fe2O3纳米颗粒作为活性物质，MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒相比于传统无机铁氧化物相比，具有良好的生物相容性以及具有较大的比表面积，能够暴露更多的活性位点，当作为微生物燃料电池阳极材料时，活性位点与产电微生物接触，有利于产电微生物在阳极上附着并进行细胞外电子传递，从而提高阳极材料的功率密度。本发明以含氧官能团活化碳布作为基体材料，其具有柔韧性好，导电性好的优势，且碳布经含氧官能团活化后有利于MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的原位生长。在本发明中，由于MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒原位生长于含氧官能团活化碳布表面，具有良好的附着牢固度，当作为微生物燃料电池阳极材料时，可以耐受长期的液体环境不发生脱落。
本发明提供了上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(2)对所述生长有铁基MOFs的碳布进行焙烧，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
本发明将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布。在本发明中，所述含氧官能团活化碳布的制备方法，优选包括以下步骤：
将间苯二酚、甲醛、催化剂与水混合，得到混合液；
使用所述混合液浸渍碳布，得到负载有酚醛树脂的碳布；
对所述负载有酚醛树脂的碳布进行热处理，得到含氧官能团活化碳布。
本发明优选将间苯二酚、甲醛、催化剂与水混合，得到混合液。在本发明中，所述催化剂优选为碳酸钠或乙酸钠；所述间苯二酚、甲醛的质量比优选为5～11:6，更优选为6～9:6；所述间苯二酚和催化剂的质量比为5～11:0.1，更优选为6～10:0.1。在本发明中，所述混合的方式优选为超声混合，所述超声混合的功率优选为500～1200W，更优选为800～1000W。
得到所述混合液后，本发明使用所述混合液浸渍碳布，得到负载有酚醛树脂的碳布。在本发明中，所述碳布优选为PAN基碳纤维布。在本发明中，所述浸渍的方式优选为：
将所述混合液滴加到碳布表面，进行浸渍。在本发明中，所述浸渍的温度优选为室温，时间优选为3～6h，更优选为4～5h。在本发明中，在浸渍的过程中，间苯二酚与甲醛在催化剂催化的作用下，在碳布表面形成酚醛树脂。
得到所述负载有酚醛树脂的碳布后，本发明对所述负载有酚醛树脂的碳布进行热处理，得到含氧官能团活化碳布。本发明优选在马弗炉中进行所述热处理。在本发明中，所述热处理的温度优选为400～500℃，更优选为420～480℃，时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。本发明通过所述热处理，使碳布表面的酚醛树脂发生碳化，形成具有活性位点的羟基、羧基等含氧官能团，利于后续MOFs材料的原位生长。
本发明将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布。在本发明中，所述可溶性三价铁源优选为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或几种；所述可溶性三价铁源的有机溶液的溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺。在本发明中，所述可溶性三价铁源的有机溶液的制备方法，优选包括以下步骤：
将可溶性三价铁源与有机溶剂进行超声混合，得到可溶性三价铁源的有机溶液。在本发明中，所述超声混合的功率优选为500～1200W，更优选为800～1000W。
在本发明中，所述对苯二甲酸的有机溶液的溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺。在本发明中，所述对苯二甲酸的有机溶液的制备方法，优选包括以下步骤：
将对苯二甲酸与有机溶剂超声混合，得到对苯二甲酸的有机溶液。在本发明中，所述超声混合的功率优选为500～1200W，更优选为800～1000W。
在本发明中，所述可溶性三价铁源与对苯二甲酸的质量比优选为1～2:1，更优选为1.2～1.8:1。在本发明中，所述将含氧官能团活化碳布与可溶性三价铁源的有机溶液、对苯二甲酸的有机溶液混合的方法，优选包括以下步骤：
将含氧官能团活化碳布浸没于可溶性三价铁源的有机溶液中，在搅拌的条件下，滴加对苯二甲酸的有机溶液。在本发明中，所述搅拌的速率优选为800～1300rpm，更优选为1000～1200rpm。
本发明优选在密闭的条件下进行所述原位溶剂热反应。在本发明中，所述原位溶剂热反应的温度优选为105～120℃，更优选为110～115℃；时间优选为8～12h，更优选为9～11h。在本发明中，在原位溶剂热反应的过程中，对苯二甲酸有机配体和三价铁离子通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的铁基金属有机骨架化合物并原位生长在含氧官能团活化碳布表面。
得到所述生长有铁基MOFs的碳布后，本发明对所述生长有铁基MOFs的碳布进行焙烧，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。本发明优选在马弗炉中进行所述焙烧。在本发明中，所述焙烧的温度优选为400～600℃，更优选为450～550℃；时间优选为1～3h。更优选为1.5～2.5h，最优选为2h。本发明通过所述焙烧，铁基金属有机骨架化合物中的Fe离子氧化为Fe2O3，形成MOFs衍生的Fe2O3。
本发明提供了上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布作为微生物燃料电池阳极材料的应用。本发明提供的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布作为微生物燃料电池阳极材料时，具有高功率密度。
本发明提供了一种微生物燃料电池，包括阳极、阴极、质子交换膜，所述阳极的材料为上述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。在本发明中，从电池结构来分，所述微生物燃料电池优选为单室微生物燃料电池或双室微生物燃料电池；从微生物燃料电池种类来分，所述微生物燃料电池优选为土壤微生物燃料电池、液体微生物燃料电池或植物微生物燃料电池。
本发明对所述微生物燃料电池中微生物的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的微生物种类即可。作为本发明的具体实施例，所述微生物为异化金属还原菌Geobacter和/或异化金属还原菌Shewanella。
本发明对所述阴极和质子交换膜的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的阴极和质子交换膜的种类即可。
下面结合实施例对本发明提供的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)间苯二酚、甲醛溶液和无水碳酸钠溶解于去离子水中制备溶液，超声使其溶解分散，其中10.24mL溶液中溶有5.5g间苯二酚、6.08g 37wt％的甲醛和0.106g无水碳酸钠；
(2)在抽滤的条件下，将上述溶液逐滴滴入碳布，使碳布纤维充分被浸渍，形成一层酚醛树脂薄膜，得到负载有酚醛树脂的碳布；
(3)将上述负载有酚醛树脂的碳布在马弗炉中与400℃条件下焙烧2h，得到含氧官能团活化碳布；
(4)将三氯化铁和对苯二甲酸按质量比1.5:1分别溶解在DMF中，超声分散均匀，随后将溶解有三氯化铁的DMF溶液转移至耐压瓶中，将含氧官能团活化碳布浸渍于上述溶液中，磁力搅拌15分钟；
(5)在磁力搅拌的条件下逐滴滴入溶解有对苯二甲酸的DMF溶液，搅拌均匀后，密封耐压瓶，在温度为110℃的条件下溶剂热反应10h，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(6)在马弗炉于450℃条件下焙烧2h，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，记为MIL-Fe2O3/CC。
对所得MIL-Fe2O3/CC进行XRD测试，所得结果如图1所示。由图1可以看出，MOFs衍生Fe2O3的晶型为Hematite(赤铁矿)晶型。
对所得MIL-Fe2O3/CC进行扫描电镜测试，所得结果如图2所示。图2中(a)、(b)分别为不同放大倍数下的扫描电镜图。由图2可以看出，碳布的碳纤维表面均匀分布有纺锤形的MOFs衍生Fe2O3纳米粒子，其粒径为200～500nm。
使用小型织物强度检测仪步骤(3)所得对含氧官能团活化碳布和未处理碳布的撕裂强度测试进行测试，经测试，含氧官能团活化碳布的撕裂强度为25N/mm，而未处理碳布的撕裂强度仅有5N/mm。说明经过负载有酚醛树脂后，碳布的强度有明显的提升。
对MIL-Fe2O3/CC的比表面积和Fe2O3/CC的比表面积进行测试，其中Fe2O3/CC的制备方法为：
3.5mmol六水合三氯化铁和14mmol硫脲，再加入30mL去离子水和30mL乙醇，超声15min使溶液分散均匀，将碳布浸渍于上述溶液中于120℃水热反应8h得到FeOOH/CC，将FeOOH/CC在500℃条件下于马弗炉中焙烧2h，得到Fe2O3/CC材料。
经测试，MIL-Fe2O3/CC的比表面积为182m2·g-1，Fe2O3/CC的比表面积为30m2·g-1。说明MOFs衍生Fe2O3具有高比表面积。
将所得MIL-Fe2O3/CC用于作为微生物燃料电池阳极材料，微生物燃料电池中的微生物为异化金属还原菌Geobacter和Shewanella，以碳布阳极作为对比。
循环培养4个稳定周期后，对MIL-Fe2O3/CC阳极进行扫描电镜测试，所得结果如图3所示。图3中(a)、(b)分别为不同放大倍数下的扫描电镜图。由图3可以看出，棒状形貌的细菌即为Geobacter和Shewanella，在阳极材料表面形成了致密均匀的生物膜。
循环培养4个稳定周期后，对微生物燃料电池进行功率密度的测试。MIL-Fe2O3/CC的输出功率密度图如图4所示，碳布的输出功率密度图如图5所示。由图4、5可以看出，MIL-Fe2O3/CC的最大功率密度为4181.27mW·m-2，碳布的最大功率密度为465.88mW·m-2。本发明提供的MIL-Fe2O3/CC的最大功率密度是碳布的8.97倍。
对MIL-Fe2O3/CC阳极、碳布阳极在接种产电微生物前后分别进行电化学阻抗谱测试，MIL-Fe2O3/CC阳极的电化学阻抗谱图如图6所示，碳布阳极的电化学阻抗图谱如图7所示。由图6可以看出，在未负载微生物的情况下，MIL-Fe2O3/CC阳极欧姆电阻为18.66Ω，电荷转移电阻为52.65Ω；负载产电微生物后的欧姆电阻为16.57Ω，电荷转移电阻为67.96Ω。由图7可以看出，负载产电微生物前碳布的欧姆电阻为19.02Ω，电荷转移电阻为342.91Ω；负载产电微生物后碳布的欧姆电阻为22.12Ω，电荷转移电阻为917.7Ω。
实施例2
修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)间苯二酚、甲醛溶液和无水碳酸钠溶解于去离子水中制备溶液，超声使其溶解分散，其中12mL溶液中溶有6g间苯二酚、8.2g 37wt％的甲醛和0.12g无水碳酸钠；
(2)在抽滤的条件下，将上述溶液逐滴滴入碳布，使碳布纤维充分被浸渍，形成一层酚醛树脂薄膜，得到负载有酚醛树脂的碳布；
(3)将上述负载有酚醛树脂的碳布在马弗炉中与500℃条件下焙烧2h，得到含氧官能团活化碳布；
(4)将0.425g三氯化铁和0.314g对苯二甲酸分别溶解在DMF中，超声分散均匀，随后将溶解有三氯化铁的DMF溶液转移至耐压瓶中，将含氧官能团活化碳布浸渍于上述溶液中，磁力搅拌25分钟；
(5)在磁力搅拌的条件下逐滴滴入溶解有对苯二甲酸的DMF溶液，搅拌均匀后，密封耐压瓶，在温度为120℃的条件下溶剂热反应8h，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(6)在马弗炉于400℃条件下焙烧2h，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，记为MIL-Fe2O3/CC。
使用MERLIN Compact，Carl Zeiss场发射扫描电镜，表征纳米粒子和产电微生物附着在阳极的形貌，如图8所示，图8中(a)、(b)分别为不同放大倍数下的扫描电镜图。由图8可以看出，纺锤状MOFs衍生Fe2O3附着在碳布纤维表面，其尺寸为1～2μm。
使用CHI660E电化学工作站表征电化学性能，并使用吉时利-2700数据采集器采集电压，在更换外部负载的情况下测试功率密度，其最大功率密度为4071.34mW·m-2。
实施例3
修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)7.8g间苯二酚、10.12g 37％甲醛和0.35g无水乙酸钠溶解于20mL去离子水中制备溶液，超声使其溶解分散；
(2)在抽滤的条件下，将上述溶液逐滴滴入碳布，使碳布纤维充分被浸渍，形成一层酚醛树脂薄膜，得到负载有酚醛树脂的碳布；
(3)将上述负载有酚醛树脂的碳布在马弗炉中与500℃条件下焙烧2h，得到含氧官能团活化碳布；
(4)将0.365g三氯化铁和0.249g对苯二甲酸分别溶解在DMF中，超声分散均匀，随后将溶解有三氯化铁的DMF溶液转移至耐压瓶中，将含氧官能团活化碳布浸渍于上述溶液中，磁力搅拌20分钟；
(5)在磁力搅拌的条件下逐滴滴入溶解有对苯二甲酸的DMF溶液，搅拌均匀后，密封耐压瓶，在温度为115℃的条件下溶剂热反应10h，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(6)在马弗炉于500℃条件下焙烧2h，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，记为MIL-Fe2O3/CC。
将制备的MIL-Fe2O3/CC阳极材料置于接种有希瓦氏菌和地杆菌的双室微生物燃料电池内进行培养，进行电池性能的评价，其最大功率密度为4101.89mW·m-2。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，不采用滴加对苯二甲酸有机溶液的方式，直接将含氧官能团活化碳布与可溶性三价铁源的有机溶液、对苯二甲酸的有机溶液混合，所得铁基MOFs的SEM图如图9所示。由图9可以看出，所得铁基MOFs形貌较大发生团聚。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，包括含氧官能团活化碳布和原位生长于所述含氧官能团活化碳布的碳纤维表面的MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒，所述MOFs的有机配体为对苯二甲酸。
2.根据权利要求1所述的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，其特征在于，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒的粒径为200nm～2μm。
3.根据权利要求1所述的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布，其特征在于，所述MOFs衍生Fe2O3纳米颗粒在碳布表面的负载率为4～5％。
4.权利要求1～3任一项所述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含氧官能团活化碳布置于可溶性三价铁源的有机溶液中，滴加对苯二甲酸的有机溶液后进行原位溶剂热反应，得到生长有铁基MOFs的碳布；
(2)对所述生长有铁基MOFs的碳布进行焙烧，得到修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性三价铁源与对苯二甲酸的摩尔比为9～18:10。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述原位溶剂热反应的温度为105～120℃，时间为8～12h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为400～600℃，时间为1～3h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含氧官能团活化碳布的制备方法，包括以下步骤：
将间苯二酚、甲醛、催化剂与水混合，得到混合液；
使用所述混合液浸渍碳布，得到负载有酚醛树脂的碳布；
对所述负载有酚醛树脂的碳布进行热处理，得到含氧官能团活化碳布。
9.权利要求1～3任意一项所述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布或权利要求3～8任意一项所述制备方法制备得到的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布作为微生物燃料电池阳极材料的应用。
10.一种微生物燃料电池，包括阳极、阴极和质子交换膜，其特征在于，所述阳极的材料为权利要求1～3任意一项所述修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布或权利要求4～8任意一项所述制备方法制备得到的修饰有MOFs衍生Fe2O3的碳布。
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