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专利号: 2024102660796
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.等间距碳纳米管环形阵列封装电极在作为微生物燃料电池的阳极的应用,其特征在于,所述的等间距碳纳米管环形阵列封装电极的制备方法,包括以下步骤:

1)利用光刻技术在硅基底上绘制等间距的圆环,具体包括:

1.1)将硅基底放置在匀胶机中,表面滴加光刻胶,进行旋涂,随后烘干;

1.2)利用电脑软件设计等间距的圆环,将图案导入激光直写系统中,随后在硅基底上进行写图,将写图后的硅片置于显影液中显影,图案显影后置于去离子水中清洗并用氮气吹干,得到等间距圆环图案硅片;

2)在等间距的圆环通过磁控溅射沉积催化剂,之后清洗去除多余的催化剂,得到圆环上负载催化剂的硅基底;

3)在气相沉积设备中对步骤2)获得的圆环上负载催化剂的硅基底进行碳纳米管制备,形成等间距的圆环,圆环由碳纳米管构成,最后通过氧等离子体技术增强电极表面的亲水性,得到等间距碳纳米管环形阵列封装电极;

所述的等间距碳纳米管环形阵列封装电极,包括:

硅基底;

等间距设置在所述硅基底上的圆环,所述的圆环由碳纳米管构成。

2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的等间距碳纳米管环形阵列封装电极中,所述硅基底为抛光N型100晶面。

3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的等间距碳纳米管环形阵列封装电极中,所述的圆环的内径为10 20μm,外径和内径差为4 6μm。

~ ~

4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,步骤2)中,在等间距的圆环通过磁控溅射沉积催化剂,之后清洗去除多余的催化剂,得到圆环上负载催化剂的硅基底,具体包括:将等间距圆环图案硅片放置于磁控溅射载物台上,氩气氛围下溅射,得到铝层,作为阻挡层,然后电压溅射,获得铁层,作为催化层,将溅射后的硅片置于丙酮溶液中超声,剥离光刻胶和附着在光刻胶上的催化剂膜,仅留下圆环上的催化剂层,去离子水清洗并用氮气吹干,得到圆环上负载催化剂的硅基底。

5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,具体包括:

将等间距碳纳米管环形阵列封装电极作为阳极,石墨片作为阴极,阳极和阴极分别安装在微生物燃料电池的腔体两端,所述阳极和阴极均由钛丝导出并连接到800 1200  Ω外~电阻两端,且外电阻与电压记录仪并联;

废水处理后的厌氧污泥与无机盐溶液以及作为电子供体的乙酸钠为阳极液,还原性溶液铁氰化钾溶液为阴极液,进行培养。

6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述无机盐溶液由磷酸盐缓冲溶液、微量元素溶液和维生素溶液组成;

所述磷酸盐缓冲溶液的组成为:NH4Cl 0.31 g/L、NaH2PO4·H2O 2.452 g/L、Na2HPO4 

4.576 g/L、KCl 0.13 g/L,溶剂为去离子水;

所述微量元素溶液的组成为:MgSO4 3 g/L、MnSO4·H2O 0.5 g/L、NaCl 1 g/L、 FeSO4·

7H2O 0.1 g/L、CaCl2·2H2O 0.1 g/L、CoCl2·6H2O 0.1 g/L、ZnCl2 0.13 g/L、CuSO4·5H2O 

0.01 g/L、AlK(SO4)2·12H2O 0.01 g/L、H3BO3 0.01 g/L、Na2MoO4 0.025 g/L、Na2WO4· 

2H2O 0.025 g/L,溶剂为去离子水;

所述维生素溶液的组成为:生物素0.002 g/L、叶酸0.002 g/L、吡哆素0.01 g/L、核黄素 0.005 g/L、硫胺素0.005 g/L、烟酸0.005 g/L、泛酸0.005 g/L、维生素B‑12 0.0001 g/L、对氨基苯甲酸 0.005 g/L、硫辛酸0.005 g/L,溶剂为去离子水;

所述铁氰化钾溶液的组成为:K3[Fe(CN)6] 16.46 g/L、NH4Cl 0.31 g/L、NaH2PO4·H2O 

2.452 g/L、Na2HPO4 4.576 g/L、KCl 0.13 g/L,溶剂为去离子水。

7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述阳极液中乙酸钠的浓度为500 1000 ~mg/L。