[发明专利]一种三维电极材料制备方法及应用

说明书

本发明提供一种三维电极材料的制备方法，包括以下步骤：将丝瓜络在墨汁中浸泡、然后取出进行干燥，重复浸泡和干燥的步骤2～4次，得到三维电极材料。本发明基于墨汁优良的导电性和良好的粘附力，以及丝瓜络丰富的纤维结构和大比表面积易于微生物附着等优点，将墨汁涂覆于丝瓜络制备一种基于墨水导电层的三维电极材料，并可将其应用于微生物电化学产电系统生物阳极材料。该过程方便简捷、无需贵重设备，是一种高效、廉价、环保的电极制备方法，也是一种新奇的涂覆技术，为常规物质的高效利用提供了新思路，同时也为三维电极材料的制备提供了一种新方法。本发明还提供了一种三维电极材料和上述三维电极材料在微生物电化学系统中的应用。

技术领域

本发明属于电池技术与环保领域，尤其涉及一种三维电极材料制备方法及应用。

背景技术

微生物电化学系统(Microbial bioelectrochemical system简称BES)技术是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和生物产电的新技术，它能够在处理污水的同时收获电能，因此受到广泛的关注，微生物电化学系统以阳极上的细菌作为阳极催化剂，细菌降解有机物所产生的电子传输到阳极，再通过外电路负载到达阴极，由此产生外电流，细菌降解有机物所产生的质子从阳极室通分隔材料到达阴极，在阴极上与电子、氧气反应生成水，从而完成电池内电荷的传递。目前，微生物电化学系统的产电能力还很低，离实际应用尚有较大的距离，因此，如何提高微生物电化学系统的阳极产电性能是该领域的研究热点。

从BES的构成来看，阳极肩负着微生物附着并传递电子的作用，是决定BES产电能力的重要因素，也是研究微生物产电机理与电子传递机理的重要辅助工具，因此，对BES阳极的研究具有十分重要的意义。

目前，微生物电化学系统的阳极主要是以碳为基材制成的，包括碳纸、碳布、石墨片(棒)和碳毡等。但是，这些材料的产电性能都还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维电极材料、其制备方法及应用，本发明中的三维电极材料成本低廉，并且具有较高的产电性能。

本发明提供一种三维电极材料的制备方法，包括以下步骤：

将丝瓜络在墨汁中浸泡、然后取出进行干燥，重复浸泡和干燥的步骤2～4次，得到三维电极材料。

优选的，所述丝瓜络的含水量为3～8％。

优选的，所述浸泡的时间为30～40min。

优选的，取出所述浸泡后的丝瓜络后，先进行悬挂，然后再进行干燥。

优选的，所述悬挂的时间为3～5min。

优选的，所述干燥的温度为60～80℃；

所述干燥的时间为1～3小时。

优选的，所述丝瓜络在浸泡前先按照以下步骤进行预处理：

将所述丝瓜络在水中浸泡1～2小时，再依次用水和乙醇进行超声清洗2～3次，最后进行烘干，得到预处理的丝瓜络。

优选的，所述烘干的温度为60～80℃。

本发明提供一种三维电极材料，按照权利要求1～8中的制备方法制得。

本发明还提供上述三维电极材料在微生物电化学系统中的应用。