[发明专利]一种羧基化碳纳米管催化剂载体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种羧基化碳纳米管催化剂载体的制备方法，其特征在于，步骤如下：

将碳纳米管置于体积比为1:3～3:2的浓HNO₃和浓H₂SO₄混合液中，80℃～95℃恒温回流处理100～120min，洗涤干燥，即制得羧基化碳纳米管催化剂载体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每克碳纳米管加入50～60mL浓HNO₃和浓H₂SO₄的混合液中。

3.权利要求1或2所述方法制备的羧基化碳纳米管催化剂载体。

4.权利要求3所述羧基化碳纳米管催化剂载体的应用，其特征在于，用羧基化碳纳米管催化剂载体制备Pt/CNT催化剂。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述Pt/CNT催化剂的制备方法为：将羧基化碳纳米管催化剂载体置于氯铂酸的乙醇溶液中混匀，制成炭浆，用0.2mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.5后加入过量的0.1mol/L的HCHO溶液，在80℃恒温条件下还原2h，洗涤至抽滤的滤液用AgNO₃溶液检验无Cl^-后，在80℃真空干燥12h。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述氯铂酸的乙醇溶液是将H₂PtCl₆·6H₂O溶于乙醇中制备的浓度为0.0193mol/L的溶液。

7.根据权利要求4或5或6所述的应用，其特征在于，利用Pt/CNT催化剂制备微生物燃料电池的空气阴极。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述空气阴极的制备方法为：先将基体材料钛丝网依次用0.5mol/L的H₂SO₄浸洗以除去表面氧化物，用丙酮超声处理以除去表面油污，用去离子水超声清洗；然后在其中一面涂PTFE层作为扩散层；最后在另一面涂上Pt/CNT催化剂。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述扩散层的具体制备过程为：摇动60%PTFE乳液管使悬浊液尽可能分散均匀，用刷子将其均匀涂在钛丝网的一面；赶掉气泡、保证钛丝网表面涂布均匀；风干5-10min后将钛丝网置于事先预热到370℃的马弗炉热处理10-15min；然后取出钛丝网冷却至室温；重复三次，总共涂布、热处理4层PTFE涂层。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，利用所述空气阴极运行微生物燃料电池的过程为：取池塘底泥预培养液后作为接种物；将接种物和1g·L^-1的葡萄糖营养液按照1:1的体积比混合后接种于微生物燃料电池，在温度为30℃的条件下运行；

所述预培养液的组分如下：1g·L^-1葡萄糖，0.08g·L^-1NH₄Cl，0.04g·L^-1KH₂PO₄，0.48g·L^-1酵母膏和5mL·L^-1微量元素溶液；

所述葡萄糖营养液的组分如下：1g·L^-1葡萄糖，5mL·L^-1维他命溶液，12.5mL·L^-1微量元素和50mmol·L^-1PBS溶液。