[发明专利]一种改性碳纳米管掺杂氧化钴锰催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性碳纳米管掺杂氧化钴锰催化剂的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤：

(1)将碳纳米管置于PDDA水溶液中超声分散，获得均一的PDDA-CNT 溶液；

(2)先将PDDA-CNT溶液分散于去离子水中，加入二甲基甲酰胺溶液并 超声分散；再将Co²⁺与Mn²⁺按摩尔比1：2～2.5溶入混合液中，缓慢搅拌，得 到黑色沉淀CoMn₂O₄；

(3)用去离子水洗涤黑色沉淀，并将该沉淀物置入聚四氟乙烯高压反应 釜，于160～180℃下加热8-10h，最后将黑色沉淀物干燥即制得改性碳纳米管 掺杂氧化钴锰催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CoMn₂O₄与碳纳米管 的质量比为(0.3～0.5)：1。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Co²⁺和Mn²⁺分别由 Co(OAc)₂·6H₂O和Mn(OAc)₂·6H₂O提供。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述 PDDA水溶液的质量分数为1％，所述分散时间为0.5～1h；步骤(2)所述超 声分散时间为0.5～1h。

5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳 纳米管与PDDA水溶液的固液比为1:10～1:15(g/mL)，所述PDDA水溶液的 质量浓度为0.5～3.0％。

6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述干 燥温度为70-80℃，干燥时间为24h。

7.权利要求1或2或3或4或5或6所述方法制备的改性碳纳米管掺杂 氧化钴锰催化剂。

8.权利要求7所述改性碳纳米管掺杂氧化钴锰催化剂在MFC中的应用。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将改性碳纳米管掺杂氧化 钴锰催化剂制备MFC空气阴极材料后，组装单室无膜空气阴极MFC并运行。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述MFC空气阴极材料 的制备：先在基体材料的一面涂上碳基层，然后在另外一面涂上4层PTFE层 作为扩散层，最后，在已经涂好的碳基层上涂氧化镍碳纳米管催化剂；所述 MFC的运行是取1：1体积比沼气池底泥上清液和沼渣作为接种物，并将接种 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MFC。