本發(fa)明屬于直接(jie)生(sheng)物質堿性燃料電(dian)池技術領域(yu)，具(ju)體(ti)涉(she)及(ji)一種使用不銹鋼網作為集(ji)電(dian)體(ti)、PTFE為粘結劑、活(huo)性炭(tan)(tan)負(fu)載POM/鈦為催化劑，采用輥(gun)壓法制備載POM/鈦-活(huo)性炭(tan)(tan)-PTFE復合光催化陽極及(ji)其(qi)制備方(fang)法。

背景技術：

化石能(neng)(neng)源(yuan)枯竭和環(huan)境(jing)污染嚴重(zhong)危害(hai)了(le)社會可持(chi)續發展和人類(lei)健(jian)康。在(zai)過去的(de)(de)(de)(de)幾十年中(zhong)，清(qing)潔可再生新能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)開發利用(yong)吸引了(le)大(da)量研究。在(zai)各種新能(neng)(neng)源(yuan)中(zhong)，太陽能(neng)(neng)、生物(wu)質能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)、地熱能(neng)(neng)等都具(ju)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)開發潛力和應用(yong)前景。而(er)燃(ran)料電池是一種新的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)利用(yong)方(fang)式，通過陽極和陰極的(de)(de)(de)(de)氧化還原反(fan)應直接將(jiang)燃(ran)料和氧化劑(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)化學能(neng)(neng)轉化為電能(neng)(neng)，具(ju)有(you)能(neng)(neng)力轉化效率(lv)高、環(huan)境(jing)污染小、模(mo)塊化強、負(fu)荷相應快等優點，因(yin)此，研究燃(ran)料電池對于(yu)生物(wu)質能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)利用(yong)，對解決人類(lei)對能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)需求(qiu)問題具(ju)有(you)十分(fen)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)意(yi)義。

影響燃料電池能量輸出的因素包括陽極陰極材料、電池底物、催化劑、交換膜等等，其中非常重要的一個因素就是陽極催化劑的選擇。隨著堿性生物質燃料電池技術的發展，陽極催化劑的選擇也越來越多樣性。Cindy X.Zhao等人使用不會發生催化劑中毒的泡沫鎳做陰陽極使電池性能提高了6倍；L.An等人使用了廉價的陰離子交換膜阻止氧氣通過陰極到達陽極與之發生反應來提高電池性能；Pinchas Schechner等人采用銀紡錘纖維作陽極；Debika Basu等人將鉑、銣、活性炭經超聲震蕩和水浴加熱后制成陽極；目前陽極催化劑仍以鉑、金等貴金屬最為常用，但是這類催化劑價格昂貴，而且容易被毒化，失去催化活性。盡管研究發現鉑鈀合金、鉑鉛合金、鉑釕合金等作為催化劑可以降低成本和毒化幾率，但是仍然存在電池產電性能低等問題。近幾年來，人們發現將電池陽極引入具有光電響應的材料可以進行光電催化，提高電池的產電性能，實現光能與化學能到電能的雙重轉化，已報道的光陽極材料有TiO₂、ZnO、SnO₂、Fe₂O₃和WO₃等(deng)各種形(xing)貌的納米結構及其衍生(sheng)復(fu)合(he)物(wu)。金屬衍生(sheng)復(fu)合(he)物(wu)有(you)能夠(gou)響應自然光(guang)，催化(hua)活性(xing)高，無毒無害等(deng)優點，因此研究一種復(fu)合(he)光(guang)催化(hua)陽極對(dui)于提高電池效率(lv)，高效利用生(sheng)物(wu)質能源(yuan)具有(you)十分重要的意義。

技術實現要素：

為(wei)了解決上述堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)制備方法中存在(zai)的技術問(wen)題，本發明提(ti)出一種(zhong)用(yong)于直(zhi)接生(sheng)物(wu)質堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)的光(guang)催化(hua)(hua)陽極及其制備方法，采(cai)用(yong)輥壓法將復合光(guang)催化(hua)(hua)劑負載于不銹鋼網上，通(tong)過自然光(guang)照射(she)激發光(guang)陽極的催化(hua)(hua)活性(xing)，使(shi)光(guang)能和化(hua)(hua)學(xue)能同(tong)時轉化(hua)(hua)為(wei)電(dian)能，提(ti)高(gao)了直(zhi)接堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)的性(xing)能以及穩定性(xing)。

本(ben)發明通過以下的技術方案予以實現：

一種用于直接生物(wu)質堿(jian)性燃料(liao)電(dian)池的光催(cui)化(hua)(hua)陽(yang)極，該(gai)光催(cui)化(hua)(hua)陽(yang)極的集(ji)電(dian)體采(cai)用不銹(xiu)鋼網(wang)，該(gai)光催(cui)化(hua)(hua)陽(yang)極采(cai)用輥壓法(fa)在所述(shu)不銹(xiu)鋼網(wang)兩側制備催(cui)化(hua)(hua)層(ceng)，具體由以下(xia)制備方法(fa)得(de)到：

(1)將(jiang)不銹鋼(gang)網進(jin)行超聲清(qing)洗并(bing)干(gan)(gan)燥，備(bei)用(yong)(yong)；將(jiang)活性(xing)炭(tan)用(yong)(yong)蒸(zheng)餾(liu)水加(jia)熱煮(zhu)沸，離心后倒(dao)掉上(shang)層液體，再用(yong)(yong)蒸(zheng)餾(liu)水清(qing)洗后進(jin)行抽(chou)濾、干(gan)(gan)燥，密(mi)封(feng)后備(bei)用(yong)(yong)；

(2)將0～2質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)的(de)模(mo)板(ban)劑溶(rong)于25質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)的(de)無水(shui)乙(yi)醇(chun)并在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)攪拌直至溶(rong)解(jie)，在(zai)(zai)快速攪拌的(de)狀態下(xia)向以上(shang)溶(rong)液中依次加入(ru)(ru)4～12質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)的(de)鈦酸丁酯和3～10質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)的(de)經步驟(zou)(1)預處理過的(de)活性炭，混合均勻后再(zai)加入(ru)(ru)濃鹽(yan)酸調節體系(xi)的(de)pH值至1～5；

向(xiang)調節(jie)PH值后的體系中加入3～9質量份的質量分數為10％～40％的硅鎢酸水(shui)溶液，室溫下攪拌(ban)直至形成固態凝膠；

將(jiang)形(xing)成的(de)(de)固態凝膠陳化24小時后(hou)，放入帶(dai)有聚四氟乙烯內襯的(de)(de)高壓反應釜中(zhong)，先升溫(wen)(wen)至120℃并維(wei)持溫(wen)(wen)度，再升溫(wen)(wen)至150℃并維(wei)持溫(wen)(wen)度，冷卻(que)后(hou)將(jiang)所得(de)灰色凝膠置(zhi)于真空干(gan)燥箱中(zhong)恒(heng)溫(wen)(wen)干(gan)燥，直到(dao)有機溶劑全部揮發，研磨(mo)后(hou)置(zhi)于馬弗爐中(zhong)煅燒，所得(de)灰色粉末即為載POM/鈦-活性炭復合(he)光催化劑；

(3)取(qu)4～8質量份步驟(2)中得到的(de)載(zai)POM/鈦(tai)-活性(xing)炭復合光(guang)催化劑加入到25質量份的(de)無水(shui)乙醇(chun)中，超聲攪(jiao)拌至(zhi)充(chong)分分散；然后(hou)逐滴加入1～6質量份的(de)質量濃度為40％～60％的(de)PTFE乳(ru)液(ye)；繼續超聲攪(jiao)拌，使混(hun)合物混(hun)合均勻；

(4)將步(bu)驟(3)得(de)到的混合(he)物放入恒溫水(shui)浴中進行加熱(re)而使其保持(chi)沸騰狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，并(bing)不斷進行攪拌，直至混合(he)物成為能夠用玻(bo)璃棒(bang)挑起的粘(zhan)稠膏狀(zhuang)(zhuang)物質；將上述(shu)粘(zhan)稠膏狀(zhuang)(zhuang)物質揉捏均勻并(bing)輥壓成兩個厚(hou)度為0.5～0.7mm的薄(bo)片；

(5)將步驟(4)得(de)到的兩個薄(bo)片平鋪在步驟(1)預處理過的不銹(xiu)鋼(gang)網兩側，輥壓固定成總(zong)厚度為(wei)1～1.4mm復合層，并放于馬弗爐中煅燒，即可制得(de)載(zai)POM/鈦-活性炭-PTFE復合光陽極。

一種用(yong)于直接(jie)生(sheng)物質(zhi)堿性燃料電池(chi)的光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)陽(yang)極的制備方法，該(gai)(gai)光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)陽(yang)極的集電體采(cai)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)網(wang)，該(gai)(gai)光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)陽(yang)極采(cai)用(yong)輥壓法在所述不(bu)銹鋼(gang)網(wang)兩側制備催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)層，該(gai)(gai)方法按照以下步驟進(jin)行：

(1)將不銹鋼(gang)網進(jin)行(xing)超(chao)聲清(qing)洗并干燥，備(bei)用；將活性(xing)炭用蒸餾水(shui)加(jia)熱煮(zhu)沸(fei)，離心后倒掉上層液體，再(zai)用蒸餾水(shui)清(qing)洗后進(jin)行(xing)抽濾、干燥，密封(feng)后備(bei)用；

(2)將0～2質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)模板劑溶于25質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)無水乙醇并在室溫下攪拌(ban)直至(zhi)溶解，在快速攪拌(ban)的(de)狀態下向以上(shang)溶液中(zhong)依次(ci)加入4～12質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)鈦酸丁(ding)酯和3～10質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)經(jing)步驟(1)預(yu)處理(li)過的(de)活性炭，混(hun)合均勻后再加入濃鹽酸調節體(ti)系的(de)pH值至(zhi)1～5；

向調節PH值后(hou)的(de)(de)(de)體系中加入3～9質(zhi)量份的(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數為10％～40％的(de)(de)(de)硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌直至(zhi)形成固態凝膠；

將形(xing)成的(de)固態凝(ning)膠陳(chen)化(hua)24小時后(hou)，放入帶有(you)聚四氟(fu)乙烯內襯的(de)高壓反應釜中，先升溫(wen)至120℃并維持(chi)溫(wen)度(du)，再升溫(wen)至150℃并維持(chi)溫(wen)度(du)，冷卻后(hou)將所得灰(hui)色(se)凝(ning)膠置于真空干燥箱中恒溫(wen)干燥，直到有(you)機溶劑全(quan)部揮發，研磨(mo)后(hou)置于馬(ma)弗(fu)爐中煅燒(shao)，所得灰(hui)色(se)粉末即為載POM/鈦-活性炭復合光催化(hua)劑；

(3)取4～8質(zhi)(zhi)量份步驟(2)中(zhong)得到(dao)的(de)載POM/鈦-活(huo)性炭(tan)復合光催化劑(ji)加入(ru)到(dao)25質(zhi)(zhi)量份的(de)無水乙醇中(zhong)，超(chao)(chao)聲攪拌至(zhi)充分(fen)分(fen)散；然后逐滴加入(ru)1～6質(zhi)(zhi)量份的(de)質(zhi)(zhi)量濃度(du)為40％～60％的(de)PTFE乳液；繼續超(chao)(chao)聲攪拌，使混合物(wu)混合均勻(yun)；

(4)將步驟(3)得到的混(hun)合(he)物(wu)(wu)放(fang)入恒溫(wen)水浴(yu)中(zhong)進行加熱而使其(qi)保持沸騰狀態，并不斷(duan)進行攪(jiao)拌，直至混(hun)合(he)物(wu)(wu)成(cheng)(cheng)為能夠用(yong)玻璃棒挑起(qi)的粘稠膏狀物(wu)(wu)質；將上(shang)述粘稠膏狀物(wu)(wu)質揉捏(nie)均(jun)勻并輥壓(ya)成(cheng)(cheng)兩個厚度為0.5～0.7mm的薄片；

(5)將步驟(4)得到的兩個薄片平鋪(pu)在步驟(1)預處理過的不銹鋼網兩側，輥壓固定成(cheng)總厚度為1～1.4mm復合層，并放(fang)于(yu)馬弗爐中煅(duan)燒，即可制得載POM/鈦-活性炭-PTFE復合光陽極。

在上述用于直(zhi)接生(sheng)物質堿性燃(ran)料電池的光催(cui)化(hua)陽極及其制備方法(fa)中：

步驟(1)中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)述的不銹鋼(gang)網(wang)目數為(wei)30～80目；步驟(1)中(zhong)(zhong)(zhong)不銹鋼(gang)網(wang)的超聲清(qing)洗(xi)并干燥(zao)(zao)的具(ju)體(ti)(ti)操作為(wei)：依次放入(ru)丙酮(tong)溶液、無水乙醇和蒸餾水中(zhong)(zhong)(zhong)超聲清(qing)洗(xi)10min，再放入(ru)60℃干燥(zao)(zao)箱中(zhong)(zhong)(zhong)干燥(zao)(zao)2h；步驟(1)中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)述活性炭的預處理具(ju)體(ti)(ti)操作為(wei)：將(jiang)活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮(zhu)沸2小時，離(li)心后倒(dao)掉上層(ceng)液體(ti)(ti)，再用蒸餾水清(qing)洗(xi)3次，之后用真空泵(beng)抽濾(lv)，放于100℃干燥(zao)(zao)箱中(zhong)(zhong)(zhong)干燥(zao)(zao)4h。

步(bu)驟(zou)(2)中高壓反應釜的程序升溫(wen)(wen)速度(du)為(wei)2℃/min，在120℃和150℃時各保(bao)持2h；真空干燥溫(wen)(wen)度(du)為(wei)100℃，馬弗爐(lu)的煅(duan)燒溫(wen)(wen)度(du)為(wei)400℃，煅(duan)燒時間為(wei)3小時。

步驟(zou)(4)中恒溫水(shui)浴進行(xing)加熱(re)的溫度(du)為(wei)85℃。

步驟(zou)(5)中(zhong)馬弗爐中(zhong)的煅(duan)(duan)燒溫度為350℃，煅(duan)(duan)燒時間(jian)為1h。

本(ben)發明的有(you)益效果是：

本發明所提供的光(guang)催(cui)(cui)化(hua)陽(yang)極及其制備方法，采用(yong)不(bu)(bu)銹鋼網(wang)作(zuo)為集電(dian)(dian)體，相(xiang)比于(yu)泡沫鎳(nie)及其他集電(dian)(dian)體更加穩固(gu)不(bu)(bu)易變(bian)形(xing)，而且(qie)價格(ge)低廉，降低了制作(zuo)成(cheng)本，適用(yong)于(yu)大規(gui)模生產；采用(yong)能夠響應自然光(guang)的載POM/鈦(tai)-活性炭光(guang)催(cui)(cui)化(hua)劑，催(cui)(cui)化(hua)性能好(hao)，并且(qie)無毒無害；采用(yong)輥壓(ya)法將催(cui)(cui)化(hua)層壓(ya)入(ru)不(bu)(bu)銹鋼網(wang)，使得催(cui)(cui)化(hua)層中催(cui)(cui)化(hua)劑的負載量(liang)更加均(jun)勻，并且(qie)不(bu)(bu)易脫落(luo)，能夠形(xing)成(cheng)結構緊密的電(dian)(dian)極，提高電(dian)(dian)池的產電(dian)(dian)性能和穩定性。

附圖說明

圖1是本發明所提供的(de)光催化(hua)陽極的(de)制備方法(fa)的(de)流程(cheng)示意(yi)圖；

圖(tu)2是直接生物質堿性(xing)燃料電池及本發明的復合光(guang)陽極結構(gou)示意圖(tu)。

圖3是實施例1所制得(de)光陽極燃料電池的功(gong)率(lv)密度曲線圖。

圖4是實施例2所制得光(guang)陽極燃料電池的功率密度曲線圖。

圖5是(shi)實施(shi)例3所制得光陽(yang)極燃料電池的功率密度曲線圖。

具體實施方式

下面(mian)通(tong)過具體的(de)實施(shi)例(li)對本發明作進一步的(de)詳細描述：

以(yi)(yi)下實(shi)施例可以(yi)(yi)使(shi)本(ben)專業技術人員更全面的理解本(ben)發明，但不(bu)以(yi)(yi)任何方式(shi)限制本(ben)發明。

以下各實施(shi)例在(zai)進行(xing)攪(jiao)拌(ban)時，使用超聲(sheng)波清洗器的工作頻(pin)率為53kHz，超聲(sheng)攪(jiao)拌(ban)功(gong)率為200W，槽內(nei)溫度設(she)置為35℃。

實施例1：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的(de)60目(mu)不銹鋼網，將裁剪好的(de)無銹鋼網依(yi)次放入(ru)(ru)丙酮溶(rong)液(分析(xi)純(chun)(chun))、無水乙醇(chun)(分析(xi)純(chun)(chun))和蒸餾水中(zhong)超聲清洗10min，再放入(ru)(ru)60℃干燥箱中(zhong)干燥2h，備用。

將(jiang)活性炭用蒸(zheng)餾水在100℃下加熱煮沸(fei)兩小時(shi)，離心后(hou)倒(dao)掉上層液體(ti)，再用蒸(zheng)餾水清洗3次(ci)，之后(hou)用真(zhen)空泵抽濾，放于100℃干燥(zao)箱中干燥(zao)4h。

(2)稱取1質(zhi)量份(fen)(fen)的(de)模(mo)板劑(ji)溶(rong)(rong)于25質(zhi)量份(fen)(fen)的(de)無(wu)水乙醇，室溫下攪拌(ban)直(zhi)至溶(rong)(rong)解；在(zai)快速攪拌(ban)的(de)狀態下向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)(rong)液中依次加入(ru)12質(zhi)量份(fen)(fen)的(de)鈦(tai)酸丁(ding)酯和(he)步驟(1)中預處(chu)理(li)過的(de)5質(zhi)量份(fen)(fen)的(de)活(huo)性炭(tan)，混合均勻后加入(ru)濃鹽酸調節體(ti)系的(de)pH值(zhi)至1；隨后向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)(rong)液體(ti)系中加入(ru)5質(zhi)量份(fen)(fen)的(de)質(zhi)量分數為25％的(de)硅鎢酸水溶(rong)(rong)液，室溫下攪拌(ban)5h直(zhi)至形成固態凝膠(jiao)；

所(suo)加入模板(ban)劑為P123(聚環(huan)(huan)(huan)氧(yang)乙烷-聚環(huan)(huan)(huan)氧(yang)丙烷-聚環(huan)(huan)(huan)氧(yang)乙烷三(san)嵌段(duan)共(gong)聚物)。

將(jiang)形(xing)成(cheng)的固態凝膠陳化24小時，然后(hou)放入(ru)帶有(you)(you)聚四氟乙烯內(nei)襯的高壓反(fan)應釜中(zhong)，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后(hou)升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后(hou)，將(jiang)所得灰色凝膠置于100℃的真(zhen)空干燥(zao)箱中(zhong)恒溫干燥(zao)，直到(dao)有(you)(you)機溶(rong)劑(ji)全部揮(hui)發，研磨后(hou)放于400℃馬(ma)弗爐(lu)中(zhong)煅燒3h，所得灰色粉末即為載POM/鈦-活性炭復合(he)光催化劑(ji)。

(3)取步驟(2)得(de)到的(de)符合(he)光催化劑6質(zhi)量(liang)份加(jia)入到25質(zhi)量(liang)份的(de)無(wu)水乙醇中，超聲攪拌30min至(zhi)充(chong)分分散；然后逐滴(di)加(jia)入3質(zhi)量(liang)份的(de)質(zhi)量(liang)濃度為(wei)60％的(de)PTFE乳液，繼續超聲攪拌30min，使混合(he)物(wu)混合(he)均(jun)勻；

(4)將(jiang)上述(shu)混合均勻(yun)的混合液體放入85℃恒(heng)溫(wen)水浴中進行加(jia)熱(re)而使其保持(chi)沸騰狀(zhuang)態，并不(bu)斷進行攪(jiao)拌，直至混合物成(cheng)為(wei)能(neng)夠用玻(bo)璃棒(bang)挑起(qi)的粘(zhan)稠膏狀(zhuang)物質；將(jiang)上述(shu)粘(zhan)稠膏狀(zhuang)物質揉捏均勻(yun)并輥(gun)壓成(cheng)兩(liang)個厚度(du)為(wei)0.6mm的薄片(pian)，且該薄片(pian)與步(bu)驟(1)預處理過的不(bu)銹鋼網同尺寸；

(5)將步驟(4)得(de)到的兩個(ge)薄(bo)層平鋪(pu)在步驟(1)預處理過的不銹鋼網兩側，輥(gun)壓(ya)固定成總厚度為1.2mm復(fu)合層，并(bing)放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可(ke)制得(de)載(zai)POM/鈦-活性炭-PTFE復(fu)合光陽極。

該光陽極應用時根據直接生物質堿性燃料電池結構尺寸裁剪即可。圖3所示為本實施例所制得光催化陽極的功率密度曲線，其最大功率密度為21.382W/m²。

實施例2：

(1)裁剪(jian)出8cm×8cm大小的80目不銹鋼(gang)網(wang)，將裁剪(jian)好的無(wu)銹鋼(gang)網(wang)依次放入丙(bing)酮溶(rong)液(分析純)、無(wu)水(shui)乙(yi)醇(分析純)和蒸餾水(shui)中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭(tan)用蒸餾水(shui)在100℃下(xia)加(jia)熱煮沸兩小時(shi)，離心后倒掉上層(ceng)液體(ti)，再用蒸餾水(shui)清(qing)洗(xi)3次(ci)，之后用真空泵抽濾，放于100℃干(gan)燥(zao)箱中(zhong)干(gan)燥(zao)4h。

(2)稱(cheng)取25質量(liang)(liang)(liang)份(fen)(fen)的(de)(de)無水乙醇(chun)，在快速(su)攪拌的(de)(de)狀態(tai)下(xia)依次加(jia)入(ru)10質量(liang)(liang)(liang)份(fen)(fen)的(de)(de)鈦酸丁酯和步驟(1)中預處(chu)理過的(de)(de)3質量(liang)(liang)(liang)份(fen)(fen)的(de)(de)活性炭，混合均勻后加(jia)入(ru)濃鹽(yan)酸調節體系(xi)的(de)(de)pH值至(zhi)5；隨后向(xiang)上述溶液體系(xi)中加(jia)入(ru)9質量(liang)(liang)(liang)份(fen)(fen)的(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)分數(shu)為(wei)10％的(de)(de)硅鎢酸水溶液，室溫下(xia)攪拌5h直至(zhi)形成(cheng)固態(tai)凝膠；

所加(jia)入模板劑為P123(聚(ju)環氧乙烷-聚(ju)環氧丙烷-聚(ju)環氧乙烷三嵌段共聚(ju)物)。

將(jiang)形成的固態凝(ning)膠陳(chen)化(hua)24小時，然后(hou)放(fang)(fang)入帶(dai)有(you)聚四(si)氟乙烯內(nei)襯的高壓反應釜(fu)中，以2℃/min的程序升溫(wen)速度至120℃保(bao)持(chi)2h，隨(sui)后(hou)升溫(wen)至150℃(2℃/min)保(bao)持(chi)2h；冷卻后(hou)，將(jiang)所得灰色凝(ning)膠置(zhi)于100℃的真空干燥箱中恒溫(wen)干燥，直到有(you)機溶劑全(quan)部揮發，研磨后(hou)放(fang)(fang)于400℃馬弗爐中煅燒(shao)3h，所得灰色粉(fen)末即為載POM/鈦-活性炭復合(he)光催化(hua)劑。

(3)取步(bu)驟(2)得到(dao)的(de)(de)符合光催化(hua)劑(ji)4質量份加入到(dao)25質量份的(de)(de)無水乙醇中，超聲攪拌30min至(zhi)充(chong)分分散(san)；然后逐滴加入1質量份的(de)(de)質量濃度為50％的(de)(de)PTFE乳液，繼(ji)續超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上(shang)述混合均勻的(de)混合液(ye)體放入85℃恒溫水(shui)浴中進(jin)行加熱而使其(qi)保持沸騰狀(zhuang)態，并不(bu)斷進(jin)行攪拌，直至(zhi)混合物成為(wei)能夠用玻璃(li)棒挑(tiao)起的(de)粘稠(chou)膏狀(zhuang)物質(zhi)；將上(shang)述粘稠(chou)膏狀(zhuang)物質(zhi)揉捏均勻并輥壓成兩(liang)個厚度為(wei)0.5mm的(de)薄(bo)片(pian)(pian)，且(qie)該薄(bo)片(pian)(pian)與步驟(1)預(yu)處理過的(de)不(bu)銹鋼網同尺寸；

(5)將(jiang)步(bu)驟(zou)(4)得到的兩個(ge)薄層平鋪在步(bu)驟(zou)(1)預處理過的不銹鋼網兩側，輥(gun)壓固定成(cheng)總厚度為1.0mm復合層，并放于350℃的馬弗爐中煅(duan)燒1h，即可制得載POM/鈦-活性炭(tan)-PTFE復合光陽極(ji)。

該光陽極應用時根據直接生物質堿性燃料電池結構尺寸裁剪即可。圖4所示為本實施例所制得光催化陽極的功率密度曲線，其最大功率密度為18.249W/m²。

實施例3：

(1)裁剪(jian)(jian)出8cm×8cm大小的(de)70目不銹鋼網，將裁剪(jian)(jian)好的(de)無(wu)銹鋼網依次放(fang)入丙酮(tong)溶液(ye)(分析純)、無(wu)水(shui)乙醇(分析純)和蒸(zheng)餾(liu)水(shui)中超聲清(qing)洗10min，再放(fang)入60℃干(gan)(gan)燥(zao)箱中干(gan)(gan)燥(zao)2h，備用。

將(jiang)活性(xing)炭用(yong)蒸餾水在100℃下加(jia)熱煮沸兩小時(shi)，離心(xin)后(hou)倒掉上層液體，再用(yong)蒸餾水清洗(xi)3次，之后(hou)用(yong)真空泵抽濾，放于(yu)100℃干(gan)燥箱中干(gan)燥4h。

(2)稱取2質(zhi)量份(fen)的(de)(de)模板劑(ji)溶(rong)于25質(zhi)量份(fen)的(de)(de)無水(shui)(shui)乙醇，室溫(wen)下攪拌直(zhi)至溶(rong)解；在快速攪拌的(de)(de)狀態下向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)液中(zhong)依次加入9質(zhi)量份(fen)的(de)(de)鈦酸丁酯和步驟(1)中(zhong)預處理過的(de)(de)10質(zhi)量份(fen)的(de)(de)活性炭，混合均(jun)勻(yun)后(hou)(hou)加入濃鹽酸調節體系(xi)的(de)(de)pH值至2；隨(sui)后(hou)(hou)向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)液體系(xi)中(zhong)加入3質(zhi)量份(fen)的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數為(wei)40％的(de)(de)硅鎢酸水(shui)(shui)溶(rong)液，室溫(wen)下攪拌5h直(zhi)至形成(cheng)固態凝(ning)膠；

所加入模板(ban)劑為P123(聚(ju)(ju)環(huan)氧(yang)乙烷(wan)(wan)(wan)-聚(ju)(ju)環(huan)氧(yang)丙烷(wan)(wan)(wan)-聚(ju)(ju)環(huan)氧(yang)乙烷(wan)(wan)(wan)三嵌段共聚(ju)(ju)物)。

將形成的(de)(de)固態凝膠陳化(hua)24小時，然(ran)后(hou)放(fang)入(ru)帶(dai)有聚四(si)氟乙烯內襯的(de)(de)高壓(ya)反應釜(fu)中(zhong)，以2℃/min的(de)(de)程序升溫(wen)(wen)速度(du)至120℃保持2h，隨后(hou)升溫(wen)(wen)至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后(hou)，將所(suo)得灰色凝膠置于(yu)100℃的(de)(de)真空干燥箱中(zhong)恒溫(wen)(wen)干燥，直到(dao)有機溶劑全部(bu)揮發(fa)，研(yan)磨后(hou)放(fang)于(yu)400℃馬弗(fu)爐中(zhong)煅燒3h，所(suo)得灰色粉末(mo)即為載POM/鈦(tai)-活性炭復合光催化(hua)劑。

(3)取(qu)步驟(2)得到的(de)符(fu)合光催化劑8質(zhi)量(liang)份(fen)加入(ru)(ru)到25質(zhi)量(liang)份(fen)的(de)無水乙醇(chun)中，超(chao)聲攪拌(ban)30min至充(chong)分(fen)分(fen)散；然后逐滴加入(ru)(ru)6質(zhi)量(liang)份(fen)的(de)質(zhi)量(liang)濃度為60％的(de)PTFE乳液，繼續超(chao)聲攪拌(ban)30min，使(shi)混(hun)合物混(hun)合均勻；

(4)將(jiang)上(shang)(shang)述(shu)混(hun)合(he)均(jun)勻的混(hun)合(he)液(ye)體放(fang)入(ru)85℃恒溫水浴中進行(xing)加熱而使其(qi)保持沸騰狀態，并(bing)不斷進行(xing)攪拌，直至混(hun)合(he)物成為(wei)能夠(gou)用玻璃棒挑(tiao)起的粘(zhan)稠膏狀物質；將(jiang)上(shang)(shang)述(shu)粘(zhan)稠膏狀物質揉(rou)捏均(jun)勻并(bing)輥壓成兩個厚度為(wei)0.6mm的薄片(pian)，且該薄片(pian)與(yu)步驟(1)預(yu)處理過的不銹(xiu)鋼網同尺寸(cun)；

(5)將步驟(4)得到的(de)(de)兩(liang)個薄層平鋪在步驟(1)預處(chu)理過的(de)(de)不(bu)銹鋼網(wang)兩(liang)側，輥壓固定成總(zong)厚度為1.2mm復合層，并放于(yu)350℃的(de)(de)馬弗(fu)爐中煅燒1h，即可制得載POM/鈦-活性炭-PTFE復合光陽(yang)極(ji)。

該光陽極應用時根據直接生物質堿性燃料電池結構尺寸裁剪即可。圖3所示為本實施例所制得光催化陽極的功率密度曲線，其最大功率密度為16.929W/m²。

實施例4：

(1)裁(cai)剪(jian)出8cm×8cm大小的(de)30目不銹鋼網，將裁(cai)剪(jian)好的(de)無銹鋼網依(yi)次(ci)放入丙酮溶液(分析純)、無水(shui)乙醇(chun)(分析純)和蒸餾水(shui)中(zhong)超(chao)聲清洗10min，再(zai)放入60℃干燥箱中(zhong)干燥2h，備用。

將(jiang)活性炭用(yong)(yong)蒸(zheng)餾(liu)水在100℃下(xia)加熱煮沸兩(liang)小(xiao)時，離(li)心后(hou)倒掉上層液體，再用(yong)(yong)蒸(zheng)餾(liu)水清洗3次(ci)，之后(hou)用(yong)(yong)真空泵抽濾，放于100℃干燥(zao)箱中干燥(zao)4h。

(2)稱取1.5質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的(de)模板(ban)劑溶(rong)(rong)于25質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的(de)無水(shui)乙醇，室(shi)溫(wen)下(xia)攪(jiao)(jiao)拌直(zhi)至(zhi)溶(rong)(rong)解；在(zai)快速攪(jiao)(jiao)拌的(de)狀態下(xia)向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)依次(ci)加入8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的(de)鈦(tai)酸丁酯(zhi)和步(bu)驟(1)中(zhong)預處理過的(de)7質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的(de)活性炭，混(hun)合均勻后加入濃鹽酸調節體系的(de)pH值至(zhi)1.5；隨后向(xiang)上(shang)述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)體系中(zhong)加入7質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)為20％的(de)硅鎢酸水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)，室(shi)溫(wen)下(xia)攪(jiao)(jiao)拌5h直(zhi)至(zhi)形成固態凝膠(jiao)；

所(suo)加入模板劑(ji)為(wei)P123(聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷-聚環(huan)氧(yang)丙(bing)烷-聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷三(san)嵌段共聚物)。

將(jiang)形成的(de)固態凝膠陳化(hua)24小(xiao)時，然后放入帶(dai)有聚四氟乙烯內襯的(de)高壓(ya)反應釜(fu)中，以2℃/min的(de)程序升溫(wen)速度至(zhi)120℃保(bao)(bao)持2h，隨后升溫(wen)至(zhi)150℃(2℃/min)保(bao)(bao)持2h；冷卻(que)后，將(jiang)所得(de)灰色凝膠置(zhi)于100℃的(de)真空干(gan)燥箱中恒溫(wen)干(gan)燥，直到有機溶劑全(quan)部揮發，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得(de)灰色粉末(mo)即為載POM/鈦-活性炭復合光催化(hua)劑。

(3)取步驟(2)得(de)到的(de)符合(he)光催化(hua)劑(ji)5質量份加入到25質量份的(de)無水乙(yi)醇中(zhong)，超聲攪拌30min至充分(fen)分(fen)散(san)；然后逐(zhu)滴加入5質量份的(de)質量濃度(du)為(wei)40％的(de)PTFE乳液，繼(ji)續超聲攪拌30min，使混(hun)合(he)物混(hun)合(he)均勻；

(4)將上述混(hun)合(he)均勻(yun)(yun)的(de)(de)混(hun)合(he)液體放(fang)入85℃恒溫水(shui)浴中進(jin)(jin)行加熱而使其保持沸騰狀態，并不斷進(jin)(jin)行攪拌，直至(zhi)混(hun)合(he)物(wu)成為能夠用玻(bo)璃(li)棒挑起的(de)(de)粘稠膏(gao)狀物(wu)質；將上述粘稠膏(gao)狀物(wu)質揉捏均勻(yun)(yun)并輥壓成兩個厚度為0.5mm的(de)(de)薄片，且該(gai)薄片與步驟(zou)(1)預處理過的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)網同尺寸(cun)；

(5)將步(bu)驟(zou)(4)得(de)到的兩個(ge)薄層(ceng)平鋪在步(bu)驟(zou)(1)預處理過的不銹鋼(gang)網兩側(ce)，輥壓(ya)固定成(cheng)總厚度(du)為1.0mm復合層(ceng)，并放于350℃的馬(ma)弗爐中(zhong)煅(duan)燒(shao)1h，即可制得(de)載POM/鈦-活性炭-PTFE復合光陽極。

該光陽極應用時根據直接生物質堿性燃料電池結構尺寸裁剪即可。圖3所示為本實施例所制得光催化陽極的功率密度曲線，其最大功率密度為15.753W/m²。

實施例5：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的(de)50目不銹鋼網(wang)，將裁剪好的(de)無(wu)銹鋼網(wang)依次放(fang)入丙酮(tong)溶液(分析純(chun))、無(wu)水(shui)乙醇(分析純(chun))和蒸(zheng)餾(liu)水(shui)中(zhong)超聲清(qing)洗10min，再放(fang)入60℃干燥箱(xiang)中(zhong)干燥2h，備用(yong)。

將活性炭(tan)用(yong)蒸餾水在100℃下加熱(re)煮沸兩小時，離心后倒掉上層液體，再用(yong)蒸餾水清洗3次(ci)，之后用(yong)真空泵(beng)抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取1質量(liang)份(fen)的(de)模板(ban)劑溶于25質量(liang)份(fen)的(de)無水乙醇，室溫(wen)下(xia)攪(jiao)拌(ban)直至溶解；在快速(su)攪(jiao)拌(ban)的(de)狀(zhuang)態(tai)下(xia)向上述溶液中依(yi)次加(jia)(jia)(jia)入(ru)6質量(liang)份(fen)的(de)鈦酸丁(ding)酯和(he)步(bu)驟(1)中預(yu)處理過(guo)的(de)4質量(liang)份(fen)的(de)活性炭，混(hun)合均勻后加(jia)(jia)(jia)入(ru)濃鹽酸調節體(ti)系的(de)pH值(zhi)至3；隨后向上述溶液體(ti)系中加(jia)(jia)(jia)入(ru)6質量(liang)份(fen)的(de)質量(liang)分(fen)數為(wei)30％的(de)硅鎢酸水溶液，室溫(wen)下(xia)攪(jiao)拌(ban)5h直至形成(cheng)固態(tai)凝膠(jiao)；

所加入模板(ban)劑為P123(聚(ju)環(huan)氧乙烷(wan)-聚(ju)環(huan)氧丙烷(wan)-聚(ju)環(huan)氧乙烷(wan)三嵌段共(gong)聚(ju)物)。

將形成的固態凝(ning)膠(jiao)(jiao)陳(chen)化(hua)24小(xiao)時，然后放入帶有聚(ju)四氟乙烯內襯的高壓(ya)反應釜中(zhong)，以2℃/min的程(cheng)序升(sheng)溫(wen)(wen)速度至(zhi)(zhi)120℃保持(chi)2h，隨(sui)后升(sheng)溫(wen)(wen)至(zhi)(zhi)150℃(2℃/min)保持(chi)2h；冷卻(que)后，將所得(de)灰色凝(ning)膠(jiao)(jiao)置于(yu)100℃的真空(kong)干燥箱中(zhong)恒(heng)溫(wen)(wen)干燥，直到有機溶劑(ji)全部揮發，研(yan)磨后放于(yu)400℃馬(ma)弗(fu)爐中(zhong)煅燒3h，所得(de)灰色粉末即(ji)為載POM/鈦-活性炭復合光催(cui)化(hua)劑(ji)。

(3)取步驟(2)得(de)到的符合光(guang)催化劑7質(zhi)(zhi)量份(fen)(fen)加入(ru)到25質(zhi)(zhi)量份(fen)(fen)的無水乙(yi)醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐(zhu)滴加入(ru)4質(zhi)(zhi)量份(fen)(fen)的質(zhi)(zhi)量濃度(du)為(wei)50％的PTFE乳液，繼續超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將(jiang)上述(shu)混合均勻的混合液體(ti)放(fang)入85℃恒(heng)溫水浴中(zhong)進行加熱而(er)使其保持沸騰狀(zhuang)(zhuang)態，并不斷進行攪拌，直至(zhi)混合物成(cheng)為(wei)(wei)能夠用玻(bo)璃棒挑起的粘(zhan)稠(chou)膏狀(zhuang)(zhuang)物質；將(jiang)上述(shu)粘(zhan)稠(chou)膏狀(zhuang)(zhuang)物質揉捏均勻并輥壓成(cheng)兩個厚度為(wei)(wei)0.7mm的薄(bo)片(pian)，且該薄(bo)片(pian)與步驟(zou)(1)預處理過的不銹鋼網(wang)同(tong)尺(chi)寸(cun)；

(5)將步(bu)驟(4)得(de)到的兩(liang)個薄(bo)層平鋪(pu)在步(bu)驟(1)預處理過的不銹鋼網兩(liang)側，輥壓固定(ding)成總厚度為1.4mm復合層，并放(fang)于350℃的馬弗(fu)爐中煅(duan)燒1h，即可制得(de)載POM/鈦-活性炭-PTFE復合光陽(yang)極。

該光陽極應用時根據直接生物質堿性燃料電池結構尺寸裁剪即可。圖3所示為本實施例所制得光催化陽極的功率密度曲線，其最大功率密度為17.012W/m²。

結果(guo)表明(ming)，相比于貴金(jin)屬陽(yang)(yang)極(ji)，本(ben)發(fa)明(ming)的(de)(de)復合光(guang)陽(yang)(yang)極(ji)效果(guo)更好(hao)，電池性(xing)能(neng)更優。當金(jin)屬網目(mu)數為(wei)(wei)60目(mu)，加入1質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)份(fen)模板劑量(liang)(liang)、25質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)份(fen)無(wu)水乙(yi)醇、12質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)份(fen)鈦酸(suan)丁(ding)酯和(he)5質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)份(fen)活性(xing)炭時(shi)，復合光(guang)陽(yang)(yang)極(ji)性(xing)能(neng)最優。本(ben)發(fa)明(ming)制(zhi)作的(de)(de)光(guang)陽(yang)(yang)極(ji)無(wu)論是(shi)在(zai)穩定性(xing)、經濟型、還(huan)是(shi)實用性(xing)上都(dou)較以(yi)前(qian)的(de)(de)方法(fa)有明(ming)顯(xian)的(de)(de)優勢，使(shi)直(zhi)接(jie)生(sheng)(sheng)物質(zhi)(zhi)堿性(xing)燃料電池的(de)(de)擴大化生(sheng)(sheng)產成為(wei)(wei)可能(neng)。