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专利号: 2023100325515
申请人: 烟台大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种N‑CNT@Fe‑Mo催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)N‑CNT的合成:将多壁碳纳米管和三聚氰胺分散于无水乙醇中,均匀混合后充分研磨,干燥,再次研磨,随后,将混合粉末高温热解,高温热解后得到氮掺杂多壁碳纳米管,即为N‑CNT;

(2)N‑CNT@Fe‑Mo催化剂的制备:首先,将步骤(1)所得N‑CNT和四水合钼酸铵溶解于乙二醇溶液中,搅拌均匀后进行水热反应,反应结束冷却至室温;随后,加入铁粉与硝酸铁,搅拌均匀,再次进行水热反应,反应结束冷却至室温,收集产物并离心清洗,干燥清洗后的产物;最后,将产物进行煅烧,得到负载于氮掺杂多壁碳纳米管上的铁钼复合纳米颗粒,即为N‑CNT@Fe‑Mo催化剂。

2.根据权利要求1所述一种N‑CNT@Fe‑Mo催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,1

所述高温热解为:将混合粉末装入石英舟中,放置在管式炉中心,在N2气氛下以5℃·min‑的升温速率将管式炉加热至800℃,并保持2h。

3.根据权利要求1所述一种N‑CNT@Fe‑Mo催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,N‑CNT和四水合钼酸铵溶解于乙二醇溶液中后,水热反应温度为200℃,时间为24h;加入铁粉与硝酸铁后,水热反应温度为80℃,时间为12h;煅烧温度为300℃,时间为3h。

4.一种碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜的制备方法,其特征在于,以权利要求1‑3任一项所述方法制备得到的N‑CNT@Fe‑Mo催化剂为催化剂,以碳纤维材料为基底,通过相转化法固化制备催化还原膜;

碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜的制备过程中,以二甲基甲酰胺作为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮作为造孔剂,以聚偏氟乙烯作为粘结剂,具体包括以下步骤:(1)碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜铸膜液的制备:将聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合,密封,超声震荡,加入N‑CNT@Fe‑Mo催化剂,搅拌均匀,脱泡,得到碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜铸膜液;

(2)碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜的制备:以碳纤维材料为基底,将碳纤维材料在无水乙醇和丙酮混合溶液中浸泡,去离子水清洗,干燥,用所述碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜铸膜液进行涂膜,涂膜完毕后,在空气中停留30s,将含碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜铸膜液的碳纤维材料浸入到去离子水中进行相转化,相转化浸没时间24h以上,成膜完毕,去离子水清洗,得到碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜。

5.根据权利要求4所述碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所制备的还原膜铸膜液各成分添加比例如下:10wt  .%~15wt .%聚偏氟乙烯、1wt .%~5wt .%聚乙烯吡咯烷酮、70wt  .%~85wt .%二甲基甲酰胺与5wt  .%~10wt  .%N‑CNT@Fe‑Mo催化剂,各成分之和为100%。

6.一种碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜,其特征在于,由权利要求4‑5任一项所述方法制备得到。

7.一种微生物燃料电池,其特征在于,由权利要求6所述碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜作为阴极催化电极。

8.权利要求6所述碳纳米管修饰磁性铁催化还原膜或权利要求7所述微生物燃料电池在处理稀土废水中的应用。