[发明专利]利用3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti4

说明书

本发明公开一种利用3D技术制备活性多孔Co‑Cu‑Ti₄O₇复合三维电极的方法及应用，通过制备Co‑Cu前体，其相较单质的Co和Cu电化学性能更优，将Co‑Cu前体与改性的Ti₄O₇粉末采用“机械混合法”、“溶解沉淀法”或“溶剂蒸发法”混合均匀，且Co‑Cu前体和改性的Ti₄O₇粉体经羟基基团紧密复合，得到Co‑Cu‑Ti₄O₇复合粉末，再利用3D技术打印出多孔Co‑Cu‑Ti₄O₇复合三维电极，最后将多孔Co‑Cu‑Ti₄O₇复合三维电极增强活性化处理，使打印出来的电极表面的活性位点进一步增多，得到活性多孔Co‑Cu‑Ti₄O₇复合三维电极，其应用到污水处理中，其能大大提升净化污水的效果。

技术领域

本发明涉及电化学电极制造领域技术，尤其是指一种利用3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti₄O₇复合三维电极的方法及应用。

背景技术

污水中含有的有机污染物蕴藏丰富的化学能，是水处理过程所需能量的9～10倍。实现污水处理能量自给或产能，推动水处理向资源化、可持续化方向发展是当今水处理技术改革的重要方向。

微生物燃料电池(microbial fuel cell，MFC)技术，利用微生物作为催化剂，将污水中有机质的化学能转换为可直接利用的电能，具有对底物的利用范围宽，受温度影响小、能量转化率高等优点，近年来受到国内外学者的广泛关注。目前MFC输出电流低，属于“低品位”电能难以直接利用，是制约其规模化应用的主要问题。MFC产电本质是阳极上微生物对有机质的催化分解并实现电子向电极(阳极)的传递过程，所以微生物负载量以及电子传递速率是影响MFC产电大小的关键问题。而阳极材料，不仅直接影响微生物细胞在电极的附着与生长，决定电极微生物负载量，影响电极生物膜的形成与结构，进而影响电子从微生物向电极的直接/间接传递速率，所以阳极材料是决定MFC产电性能的极其重要的因素。

众所周知，亚氧化钛具有卓越的电化学性能，因此把其作为阳极材料应用于电化学高级氧化中对难降解有机物具有促进作用。同样的，铜或钴基纳米结构具有丰富的氧化态，可以有效地进行氧化还原电荷转移，从而实现更高的能量密度，所以铜或钴同样作为阳极材料应用于电化学高级氧化中。且研究表明，铜钴氧化物、硫化物、硒化物和氢氧化物的电化学性能分别优于相应的单一铜或钴化合物。所以如何将铜、钴和亚氧化钛相结合起来应用到电池的阳极上发挥其最大特性成为该领域需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供利用 3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti₄O₇复合三维电极的方法及应用，其将铜、钴和亚氧化钛相结合起来应用到电池的阳极上发挥了其最大的特性。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种利用3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti₄O₇复合三维电极的方法，包括有以下步骤；

(1)制备Co-Cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到Co-Cu前体；

(2)选材：选取纳米级的Ti₄O₇粉末为原料；