[发明专利]微生物燃料电池与混合型超级电容器集成的柔性器件及制备方法与应用

权利要求书

1.一种微生物燃料电池与混合型超级电容器集成的柔性器件的制备方法，其特征在于步骤如下：将微生物燃料电池与混合型超级电容器串联连接；

所述的微生物燃料电池的数量为一个以上；

所述的微生物燃料电池为单室微生物燃料电池，由腔室、单面膜阴极、阳极、阳极液组成；

所述的混合型超级电容器通过如下方法制备：将正极材料、负极材料以及固态电解液封装，得到混合型超级电容器；

所述的正极材料为氧空位和磷酸根离子修饰的NiCo₂O₄纳米线阵列材料；

所述的负极材料为三维介孔石墨烯纳米材料；

所述的固态电解液为PVA/LiCl 凝胶。

2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池与混合型超级电容器集成的柔性器件的制备方法，其特征在于：

所述的氧空位和磷酸根离子修饰的NiCo₂O₄纳米线阵列材料纳米材料通过如下步骤制备：

制备NiCo₂O₄纳米线阵列材料；

（2）制备氧空位和磷酸根离子修饰的NiCo₂O₄纳米线阵列材料纳米材料。

3.根据权利要求2所述的微生物燃料电池与混合型超级电容器集成的柔性器件的制备方法，其特征在于：

步骤（1）中所述的NiCo₂O₄纳米线阵列材料采用水热法在柔性碳布基底上制备，具体步骤如下：

将柔性碳布置于无水乙醇中超声处理，制得柔性碳布基底；

将Ni(NO₃)₂∙6H₂O， Co(NO₃)₂∙6H₂O，硫脲和NH₄F溶解于水中，得到溶液A；将步骤得到的柔性碳布基底浸入溶液A中，进行水热反应；

取出柔性碳布，冷却，冲洗，晾干，得到NiCo₂O₄纳米材料；

步骤中所述溶解条件为室温下溶解；

所述的室温为10～30℃；

步骤中所述的水为去离子水；

步骤中所述的Ni(NO₃)₂∙6H₂O与水按质量体积比为5～150:3；

步骤中所述的Co(NO₃)₂∙6H₂O与水按质量体积比为10～240:3；

步骤中所述的硫脲与水按质量体积比为5～150:3；

步骤中所述的NH₄F与水按质量体积比为5～150:3；

步骤中所述的水热反应条件为80～200 ℃反应6～36 h；

步骤中所述的冷却为自然冷却；

步骤中所述的冲洗采用去离子水冲洗；

步骤（2）中所述的氧空位和磷酸根离子修饰的NiCo₂O₄纳米线阵列材料通过原位磷化技术向步骤（1）制备的NiCo₂O₄纳米材料表面引入氧空位和磷酸根离子制备，具体步骤如下：

（A）取步骤（1）得到的生长在柔性碳布上的NiCo₂O₄纳米材料置于管中，向管中加入NaH₂PO₂·H₂O，然后对管抽真空；

（B）向上述抽真空的管中注入N₂，反应，冷却后停止注入N₂，得到氧空位和磷酸根离子修饰的NiCo₂O₄纳米线阵列材料纳米材料；

步骤（A）中所述的管为石英管；

步骤（A）中所述的柔性碳布的规格为2×3 cm²的柔性碳布；

步骤（A）中所述的NaH₂PO₂·H₂O的用量为2g；

步骤（A）中所述的抽真空为抽真空至20 mTorr；

步骤（B）中所述的N₂的注入流速为100 mL /min ；

步骤（B）中所述的反应条件为200～300 ℃加热反应3 h；

步骤（B）中所述的冷却为自然冷却。