[发明专利]一种不锈钢微生物电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种不锈钢微生物电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将经过酸处理后具有粗糙表面的不锈钢材料浸泡于纳米碳材料分散液中，不锈钢材料通过浸泡、烘干的方法吸附纳米碳材料后形成纳米碳-不锈钢复合材料；所述的纳米碳-不锈钢复合材料经过热处理后形成所述的不锈钢微生物电极。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备方法具体为：

(1)不锈钢材料表面酸处理：将不锈钢材料放入酸溶液中浸泡1～8h进行表面处理，处理后的不锈钢材料具有粗糙的表面；

(2)制备纳米碳材料分散液：将纳米碳材料均匀分散于分散介质中形成均一的纳米碳材料分散液；所述纳米碳材料分散液中，每升分散介质中均匀分散0.5～20g纳米碳材料；

(3)制备纳米碳-不锈钢复合材料：将步骤(1)经过酸处理后得到的不锈钢材料浸泡于步骤(2)得到的纳米碳材料分散液中，浸泡1～20min后取出，在常温、常压下烘干1～2h，重复操作3次所述的浸泡、烘干过程后，得到纳米碳-不锈钢复合材料；

(4)热处理纳米碳-不锈钢复合材料：将步骤(3)中得到的纳米碳-不锈钢复合材料在正常大气压强、空气中、300～600℃的条件下焙烧1～30min；所述的纳米碳-不锈钢复合材料经热处理后，不锈钢材料的表面原位形成铁氧化物Fe₃O₄或Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃，铁氧化物与纳米碳材料结合后在不锈钢材料表层形成修饰层，从而制备成所述的不锈钢微生物电极。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的酸溶液为盐酸、硫酸或者磷酸的水溶液，所述的盐酸水溶液中，盐酸的摩尔浓度0.1～4mol/L；所述的硫酸水溶液中，硫酸的摩尔浓度为0.1～2mol/L；所述的磷酸水溶液中，磷酸的摩尔浓度为0.1～2mol/L。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的纳米碳材料为炭黑、碳纳米管或者石墨烯中的任意一种；所述的分散介质为水或乙醇。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的热处理的温度越高，处理的时间越短；温度为300～400℃时，处理时间为20～30min；温度为400～500℃时，处理时间为2～20min；温度为500～600℃时，处理时间为1～2min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的温度为300～400℃时，处理时间为20～30min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的温度为400～500℃时，处理时间为2～20min。

8.一种不锈钢微生物电极，其特征在于，按照权利要求1～7任一项所述的方法制备而成的。

9.一种权利要求8所述不锈钢微生物电极的应用，其特征在于，所述的不锈钢微生物电极主要用于微生物电化学系统的生物电极。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的生物电极为生物阳极和/或生物阴极。