本發明屬于堿性燃(ran)料電池技(ji)術領域，具體涉及(ji)一種使用(yong)三維泡沫鎳網作為(wei)集(ji)電體、PTFE為(wei)粘結劑、活(huo)性炭(tan)負載(zai)(zai)POM/介孔二(er)氧化鈦為(wei)催化劑，采用(yong)輥壓法制(zhi)(zhi)備(bei)載(zai)(zai)POM/介孔二(er)氧化鈦-活(huo)性炭(tan)-PTFE復合光催化陽極及(ji)其制(zhi)(zhi)備(bei)方法。

背景技術：

化(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)枯竭和(he)(he)環境(jing)污染嚴(yan)重危害(hai)了(le)社會可持續(xu)發(fa)(fa)展和(he)(he)人(ren)(ren)類(lei)健(jian)康。在(zai)過去的幾十(shi)年(nian)中，清潔可再生新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的開發(fa)(fa)利用吸(xi)引了(le)大量研(yan)究。在(zai)各(ge)種新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)中，太陽(yang)能(neng)(neng)、生物(wu)質能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)、地熱(re)能(neng)(neng)等都(dou)具(ju)(ju)有(you)較好的開發(fa)(fa)潛力(li)和(he)(he)應用前(qian)景。而燃料(liao)電(dian)池是一種新(xin)的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)利用方式，通(tong)過陽(yang)極(ji)和(he)(he)陰極(ji)的氧化(hua)還(huan)原(yuan)反應直接(jie)將燃料(liao)和(he)(he)氧化(hua)劑中的化(hua)學能(neng)(neng)轉化(hua)為電(dian)能(neng)(neng)，具(ju)(ju)有(you)能(neng)(neng)力(li)轉化(hua)效(xiao)率(lv)高、環境(jing)污染小、模塊(kuai)化(hua)強、負荷(he)相應快(kuai)等優點，因此，研(yan)究燃料(liao)電(dian)池對(dui)(dui)于生物(wu)質能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的利用，對(dui)(dui)解決(jue)人(ren)(ren)類(lei)對(dui)(dui)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的需求問題具(ju)(ju)有(you)十(shi)分重要的意義。

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等各(ge)種形貌的納米結構及其(qi)衍生復(fu)合物(wu)。金屬衍生復(fu)合物(wu)有能夠響(xiang)應自然光，催化活性高，無毒無害等優(you)點，因此研究一(yi)種復(fu)合光催化陽極對(dui)于(yu)提高電池(chi)效(xiao)率，高效(xiao)利用生物(wu)質(zhi)能源具有十分(fen)重要的意義。

技術實現要素：

為了(le)解決上(shang)述堿性(xing)(xing)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池制(zhi)備方法中存在的(de)技術問題，本(ben)發(fa)明提出一種一種用于堿性(xing)(xing)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池的(de)三維(wei)(wei)結構光(guang)催化(hua)(hua)陽(yang)極及其制(zhi)備方法，采用輥(gun)壓法將復(fu)合光(guang)催化(hua)(hua)劑負載于三維(wei)(wei)結構的(de)泡沫鎳網上(shang)，通過自然光(guang)照射(she)激發(fa)光(guang)陽(yang)極的(de)催化(hua)(hua)活性(xing)(xing)，使光(guang)能(neng)和化(hua)(hua)學能(neng)同時轉化(hua)(hua)為電(dian)能(neng)，提高了(le)直接堿性(xing)(xing)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池的(de)性(xing)(xing)能(neng)以(yi)及穩定性(xing)(xing)。

本發(fa)明通(tong)過(guo)以下的技(ji)術方(fang)案予以實(shi)現：

一種用于堿性燃(ran)料電池(chi)的三維結(jie)構光催(cui)化陽(yang)(yang)極，該光催(cui)化陽(yang)(yang)極的集電體(ti)采(cai)用三維結(jie)構的泡(pao)沫鎳網，該光催(cui)化陽(yang)(yang)極采(cai)用輥壓法(fa)在所述泡(pao)沫鎳網兩側制備催(cui)化層，具(ju)體(ti)由以下(xia)制備方法(fa)得到：

(1)將泡沫(mo)鎳網(wang)進行(xing)超聲清(qing)洗并干燥(zao)，備用(yong)(yong)；將活性炭用(yong)(yong)蒸(zheng)餾水(shui)(shui)加熱(re)煮(zhu)沸，離心后倒掉上層液體，再用(yong)(yong)蒸(zheng)餾水(shui)(shui)清(qing)洗后進行(xing)抽濾、干燥(zao)，密封(feng)后備用(yong)(yong)；

(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(wu)水乙醇并在室(shi)溫下攪(jiao)(jiao)拌直至溶解(jie)，在快速攪(jiao)(jiao)拌的(de)狀態下向以上溶液中依次(ci)加(jia)入(ru)4～12質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)鈦酸丁酯和3～10質(zhi)量(liang)(liang)份的(de)經步(bu)驟(1)預處(chu)理過(guo)的(de)活性炭，混(hun)合均勻后再加(jia)入(ru)濃鹽(yan)酸調節體系的(de)pH值至1～5；

向調節PH值后(hou)的(de)體系中加入3～9質量份的(de)質量分數為10％～40％的(de)硅鎢酸(suan)水(shui)溶液，室溫下(xia)攪拌直至形成固態凝膠；

將形成的固態(tai)凝膠(jiao)陳化24小時后，放入(ru)帶有聚四氟乙烯(xi)內襯的高壓反應釜中(zhong)，先升溫(wen)(wen)至(zhi)120℃并(bing)維持(chi)溫(wen)(wen)度，再(zai)升溫(wen)(wen)至(zhi)150℃并(bing)維持(chi)溫(wen)(wen)度，冷卻后將所得灰色凝膠(jiao)置于(yu)真空干燥箱中(zhong)恒溫(wen)(wen)干燥，直(zhi)到有機(ji)溶劑全部(bu)揮發，研磨后置于(yu)馬弗爐中(zhong)煅燒，所得灰色粉(fen)末即為載POM/介孔二(er)氧化鈦-活(huo)性炭復合(he)光(guang)催化劑；

(3)取4～8質量(liang)(liang)份(fen)步(bu)驟(2)中得(de)到(dao)的(de)載POM/介孔二(er)氧化鈦-活性炭復合光(guang)催化劑(ji)加(jia)入(ru)到(dao)25質量(liang)(liang)份(fen)的(de)無水乙(yi)醇(chun)中，超聲攪(jiao)拌(ban)至充分(fen)分(fen)散；然后(hou)逐(zhu)滴加(jia)入(ru)1～6質量(liang)(liang)份(fen)的(de)質量(liang)(liang)濃度為40％～60％的(de)PTFE乳(ru)液；繼(ji)續超聲攪(jiao)拌(ban)，使混合物混合均勻；

(4)將(jiang)步(bu)驟(3)得到的混(hun)(hun)合(he)物放入恒溫水浴中進(jin)行加熱而使其保持沸騰狀態，并(bing)不斷進(jin)行攪拌，直(zhi)至混(hun)(hun)合(he)物成(cheng)為能夠用(yong)玻(bo)璃棒挑起的粘稠膏(gao)狀物質(zhi)；將(jiang)上述粘稠膏(gao)狀物質(zhi)揉捏(nie)均勻并(bing)輥壓成(cheng)兩個厚度(du)為0.5～0.7mm的薄片；

(5)將步驟(4)得(de)到的(de)兩個薄片平鋪(pu)在步驟(1)預處理過的(de)泡沫鎳(nie)網兩側，輥壓固定成總厚度(du)為1.2～1.6mm的(de)復合(he)層，并放于(yu)馬弗爐中煅燒，即可制(zhi)得(de)載POM/介孔二(er)氧化鈦-活性(xing)炭-PTFE復合(he)光陽極。

一(yi)種用于堿(jian)性燃料(liao)電池的三(san)維結構光催(cui)化陽(yang)極(ji)的制(zhi)備方法(fa)，該(gai)光催(cui)化陽(yang)極(ji)的集電體采用三(san)維結構的泡沫(mo)鎳網(wang)，該(gai)光催(cui)化陽(yang)極(ji)采用輥壓法(fa)在所述泡沫(mo)鎳網(wang)兩側(ce)制(zhi)備催(cui)化層，該(gai)方法(fa)按照以下步驟進行：

(1)將泡(pao)沫鎳網進行(xing)超(chao)聲清洗(xi)并干燥，備(bei)用(yong)；將活(huo)性炭(tan)用(yong)蒸餾(liu)水加熱煮沸，離心(xin)后倒掉上層液體，再用(yong)蒸餾(liu)水清洗(xi)后進行(xing)抽濾、干燥，密封后備(bei)用(yong)；

(2)將0～2質(zhi)量(liang)(liang)份的模板劑溶(rong)于25質(zhi)量(liang)(liang)份的無水乙醇并在(zai)室溫下(xia)攪(jiao)拌(ban)直至溶(rong)解，在(zai)快(kuai)速攪(jiao)拌(ban)的狀態下(xia)向以上溶(rong)液中依次加入4～12質(zhi)量(liang)(liang)份的鈦(tai)酸(suan)丁酯和3～10質(zhi)量(liang)(liang)份的經步驟(zou)(1)預處理過的活性炭，混合均勻后再加入濃鹽(yan)酸(suan)調節體系的pH值至1～5；

向調(diao)節PH值后的(de)體系中加入3～9質量份的(de)質量分數為10％～40％的(de)硅鎢酸水(shui)溶液，室溫下攪拌直至形(xing)成固態凝(ning)膠；

將形(xing)成(cheng)的(de)固態凝(ning)膠陳化(hua)24小時后(hou)，放(fang)入(ru)帶有(you)聚(ju)四氟乙烯內襯的(de)高(gao)壓反應釜中(zhong)，先升溫至120℃并維持(chi)溫度，再升溫至150℃并維持(chi)溫度，冷卻后(hou)將所(suo)得(de)灰(hui)色凝(ning)膠置于真空(kong)干燥箱中(zhong)恒溫干燥，直到有(you)機溶劑(ji)全(quan)部揮(hui)發，研磨后(hou)置于馬弗爐(lu)中(zhong)煅燒，所(suo)得(de)灰(hui)色粉末即(ji)為載POM/介(jie)孔(kong)二氧化(hua)鈦-活性炭復合光(guang)催化(hua)劑(ji)；

(3)取4～8質(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)步驟(2)中(zhong)得到的載(zai)POM/介孔二氧化(hua)鈦-活性炭復(fu)合光催化(hua)劑加(jia)(jia)入到25質(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的無水乙醇中(zhong)，超聲攪拌(ban)至充分分散(san)；然后(hou)逐滴加(jia)(jia)入1～6質(zhi)(zhi)量(liang)份(fen)的質(zhi)(zhi)量(liang)濃度為40％～60％的PTFE乳(ru)液；繼續超聲攪拌(ban)，使混(hun)合物(wu)混(hun)合均勻；

(4)將步驟(3)得(de)到的(de)混(hun)合物(wu)放入恒溫(wen)水浴中進(jin)行加熱而使(shi)其保持沸騰狀(zhuang)態，并不斷進(jin)行攪拌(ban)，直至混(hun)合物(wu)成為能夠用玻璃(li)棒挑起的(de)粘(zhan)稠(chou)膏(gao)狀(zhuang)物(wu)質(zhi)(zhi)；將上述粘(zhan)稠(chou)膏(gao)狀(zhuang)物(wu)質(zhi)(zhi)揉捏均勻并輥壓(ya)成兩個厚度為0.5～0.7mm的(de)薄(bo)片；

(5)將步(bu)驟(zou)(4)得到的兩個(ge)薄片平鋪(pu)在步(bu)驟(zou)(1)預處理過(guo)的泡沫鎳網(wang)兩側，輥壓(ya)固定成(cheng)總厚(hou)度(du)為1.2～1.6mm的復(fu)合層，并放于馬弗爐中煅燒，即可制(zhi)得載POM/介(jie)孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fu)合光陽(yang)極(ji)。

在上述用于堿(jian)性燃料(liao)電(dian)池的(de)三維結構光催化陽極及其制備方法中(zhong)：

步(bu)驟(1)中(zhong)(zhong)所述的不銹(xiu)鋼網(wang)目數為30～80目；步(bu)驟(1)中(zhong)(zhong)不銹(xiu)鋼網(wang)的超聲清洗并干(gan)燥(zao)(zao)(zao)的具(ju)體(ti)操作為：依(yi)次放(fang)(fang)(fang)入丙酮溶液、無水乙醇和蒸(zheng)餾水中(zhong)(zhong)超聲清洗10min，再放(fang)(fang)(fang)入60℃干(gan)燥(zao)(zao)(zao)箱中(zhong)(zhong)干(gan)燥(zao)(zao)(zao)2h；步(bu)驟(1)中(zhong)(zhong)所述活(huo)性炭的預處理具(ju)體(ti)操作為：將活(huo)性炭用(yong)蒸(zheng)餾水在(zai)100℃下(xia)加熱(re)煮沸2小時，離(li)心后倒(dao)掉上層液體(ti)，再用(yong)蒸(zheng)餾水清洗3次，之后用(yong)真空(kong)泵抽(chou)濾，放(fang)(fang)(fang)于(yu)100℃干(gan)燥(zao)(zao)(zao)箱中(zhong)(zhong)干(gan)燥(zao)(zao)(zao)4h。

步驟(2)中高壓反應釜的(de)程(cheng)序(xu)升溫速度為2℃/min，在120℃和150℃時(shi)各保持(chi)2h；真空干燥溫度為100℃，馬弗爐的(de)煅(duan)燒溫度為400℃，煅(duan)燒時(shi)間為3小時(shi)。

步驟(4)中(zhong)恒溫(wen)水浴進行加熱的溫(wen)度為85℃。

步(bu)驟(5)中馬弗爐中的煅燒(shao)溫度為350℃，煅燒(shao)時(shi)間為1h。

本發明的有(you)益(yi)效(xiao)果(guo)是：

本(ben)發(fa)明所提(ti)供(gong)的(de)光催(cui)(cui)化(hua)陽極及其制(zhi)備方法(fa)，采用(yong)泡沫鎳(nie)網作為集電(dian)(dian)體，相比于(yu)(yu)其他集電(dian)(dian)體更加(jia)穩(wen)固(gu)不易變形，而且價格低(di)廉，降低(di)了制(zhi)作成本(ben)，適用(yong)于(yu)(yu)大規模生產(chan)；泡沫鎳(nie)的(de)三維結構增加(jia)了催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)與集電(dian)(dian)體的(de)接觸面積，增加(jia)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)能(neng)(neng)；采用(yong)能(neng)(neng)夠響(xiang)應自然光的(de)載(zai)(zai)POM/介孔二氧(yang)化(hua)鈦-活(huo)性(xing)炭(tan)光催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)，催(cui)(cui)化(hua)性(xing)能(neng)(neng)好，并且無(wu)(wu)毒無(wu)(wu)害(hai)；采用(yong)輥壓法(fa)將催(cui)(cui)化(hua)層壓入泡沫鎳(nie)網，使得催(cui)(cui)化(hua)層中催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)的(de)負(fu)載(zai)(zai)量(liang)更加(jia)均勻，并且不易脫落(luo)，能(neng)(neng)夠形成結構緊(jin)密的(de)電(dian)(dian)極，提(ti)高電(dian)(dian)池的(de)產(chan)電(dian)(dian)性(xing)能(neng)(neng)和穩(wen)定性(xing)。

附圖說明

圖1是本發明(ming)所提供的光催化陽極的制備方法的流程示意圖；

圖2是堿(jian)性(xing)燃料電池(chi)及本發明的光催化陽(yang)極結構示意圖。

圖3是(shi)實(shi)施例1所制(zhi)得光陽極燃料電(dian)池的功率密(mi)度曲(qu)線圖。

圖4是實施例2所制得光陽極(ji)燃料電池的功率密度曲線圖。

圖5是實(shi)施例(li)3所(suo)制得光陽(yang)極燃料電池(chi)的功(gong)率(lv)密度曲線圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發(fa)明作進一(yi)步(bu)的詳細描述：

以(yi)下實(shi)施例可以(yi)使(shi)本專業技(ji)術人員更(geng)全面的理解(jie)本發(fa)明，但不以(yi)任何(he)方式(shi)限制本發(fa)明。

以下各實施(shi)例在進行攪(jiao)(jiao)拌時(shi)，使用超聲(sheng)波清(qing)洗器的工(gong)作頻(pin)率為(wei)53kHz，超聲(sheng)攪(jiao)(jiao)拌功率為(wei)200W，槽內溫(wen)度(du)設置為(wei)35℃。

實施例1：

(1)裁(cai)剪(jian)出8cm×8cm大小的泡(pao)沫鎳網，將裁(cai)剪(jian)好的泡(pao)沫鎳網依次放(fang)入(ru)丙(bing)酮溶液(ye)(分析(xi)純(chun))、無水(shui)乙(yi)醇(分析(xi)純(chun))和蒸餾(liu)水(shui)中超聲清洗10min，再放(fang)入(ru)60℃干(gan)燥箱中干(gan)燥2h，備用(yong)。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱(re)煮沸兩(liang)小時，離心后(hou)倒(dao)掉上層液(ye)體(ti)，再用蒸餾水清洗3次，之(zhi)后(hou)用真空泵抽濾，放于100℃干(gan)燥(zao)箱中干(gan)燥(zao)4h。

(2)稱取1質(zhi)量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)模板(ban)劑溶(rong)(rong)于(yu)25質(zhi)量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)無水乙醇(chun)，室(shi)溫下(xia)攪(jiao)拌(ban)直(zhi)至(zhi)(zhi)溶(rong)(rong)解；在快速(su)攪(jiao)拌(ban)的(de)(de)狀態下(xia)向上述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)中依次(ci)加入12質(zhi)量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)鈦酸(suan)丁(ding)酯(zhi)和步驟(1)中預處理過的(de)(de)5質(zhi)量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)活性炭(tan)，混合均勻后加入濃鹽(yan)酸(suan)調節體系的(de)(de)pH值至(zhi)(zhi)1；隨后向上述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)體系中加入5質(zhi)量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)分數為25％的(de)(de)硅鎢酸(suan)水溶(rong)(rong)液(ye)，室(shi)溫下(xia)攪(jiao)拌(ban)5h直(zhi)至(zhi)(zhi)形成(cheng)固(gu)態凝膠；

所加入模(mo)板劑(ji)為P123(聚(ju)環氧(yang)乙烷(wan)-聚(ju)環氧(yang)丙烷(wan)-聚(ju)環氧(yang)乙烷(wan)三嵌段共聚(ju)物(wu))。

將(jiang)形(xing)成的(de)固態(tai)凝(ning)膠陳化24小時，然后放入帶(dai)有聚四氟乙烯內襯的(de)高壓反(fan)應釜中(zhong)，以2℃/min的(de)程序升溫(wen)速度至(zhi)120℃保持(chi)2h，隨后升溫(wen)至(zhi)150℃(2℃/min)保持(chi)2h；冷卻后，將(jiang)所(suo)得灰色凝(ning)膠置于(yu)100℃的(de)真空(kong)干(gan)燥箱中(zhong)恒溫(wen)干(gan)燥，直到(dao)有機溶(rong)劑(ji)全部揮(hui)發，研磨后放于(yu)400℃馬弗爐中(zhong)煅燒3h，所(suo)得灰色粉末(mo)即為載POM/介孔(kong)二氧化鈦-活性(xing)炭復(fu)合光催化劑(ji)。

(3)取(qu)步(bu)驟(zou)(2)得到的復合(he)光催化(hua)劑6質量(liang)(liang)份加入(ru)到25質量(liang)(liang)份的無水乙醇中，超聲攪拌(ban)30min至充分分散(san)；然后逐(zhu)滴加入(ru)3質量(liang)(liang)份的質量(liang)(liang)濃度為60％的PTFE乳(ru)液，繼續超聲攪拌(ban)30min，使混合(he)物混合(he)均(jun)勻；

(4)將上(shang)述混(hun)合(he)均(jun)(jun)勻(yun)的混(hun)合(he)液體(ti)放入85℃恒(heng)溫水浴中進(jin)行加熱而使其保(bao)持沸騰(teng)狀(zhuang)(zhuang)態，并(bing)不斷進(jin)行攪拌，直(zhi)至混(hun)合(he)物成為(wei)能夠(gou)用(yong)玻(bo)璃棒挑(tiao)起的粘稠膏狀(zhuang)(zhuang)物質；將上(shang)述粘稠膏狀(zhuang)(zhuang)物質揉捏均(jun)(jun)勻(yun)并(bing)輥(gun)壓成兩(liang)個(ge)厚(hou)度為(wei)0.6mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預處理過的不銹鋼網同尺寸；

(5)將(jiang)步驟(4)得到的兩個薄(bo)層平鋪在步驟(1)預處理過的泡沫鎳網兩側，輥壓固(gu)定成總(zong)厚度為1.2mm復合層，并放于350℃的馬弗爐(lu)中(zhong)煅燒1h，即可制(zhi)得載(zai)POM/介孔二(er)氧化鈦-活性炭-PTFE復合光陽極。

該光陽極應用時根據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)裁剪出8cm×8cm大(da)小的泡(pao)沫(mo)鎳(nie)網，將裁剪好的泡(pao)沫(mo)鎳(nie)網依次放入丙(bing)酮溶液(ye)(分析純(chun))、無水乙醇(分析純(chun))和蒸餾(liu)水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將(jiang)活性炭(tan)用(yong)蒸餾水(shui)在100℃下(xia)加熱煮沸兩小時，離心后倒掉(diao)上層液體，再用(yong)蒸餾水(shui)清洗3次(ci)，之后用(yong)真空泵抽濾，放于100℃干燥(zao)箱中干燥(zao)4h。

(2)稱取25質(zhi)(zhi)量份(fen)的(de)(de)無水乙醇(chun)，在(zai)快(kuai)速攪拌(ban)的(de)(de)狀態下(xia)依次加(jia)(jia)入(ru)10質(zhi)(zhi)量份(fen)的(de)(de)鈦酸丁酯(zhi)和步驟(1)中預處(chu)理(li)過的(de)(de)3質(zhi)(zhi)量份(fen)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭，混(hun)合均勻后(hou)加(jia)(jia)入(ru)濃鹽酸調節體(ti)系的(de)(de)pH值至5；隨(sui)后(hou)向上述溶(rong)液(ye)(ye)體(ti)系中加(jia)(jia)入(ru)9質(zhi)(zhi)量份(fen)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分數為10％的(de)(de)硅鎢酸水溶(rong)液(ye)(ye)，室溫(wen)下(xia)攪拌(ban)5h直至形成(cheng)固(gu)態凝膠(jiao)；

所加入模板劑為P123(聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷-聚環(huan)氧(yang)丙烷-聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷三嵌段共聚物)。

將形成的(de)固態凝(ning)膠陳化(hua)24小(xiao)時，然(ran)后放入(ru)帶(dai)有聚四氟乙(yi)烯內襯的(de)高壓反應釜中，以(yi)2℃/min的(de)程序(xu)升溫(wen)速度至120℃保持(chi)2h，隨后升溫(wen)至150℃(2℃/min)保持(chi)2h；冷(leng)卻后，將所得灰(hui)(hui)色(se)凝(ning)膠置于(yu)100℃的(de)真空干燥(zao)箱中恒溫(wen)干燥(zao)，直(zhi)到有機溶劑全部揮發，研磨(mo)后放于(yu)400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰(hui)(hui)色(se)粉末即為載POM/介孔二氧化(hua)鈦-活(huo)性炭復合光催化(hua)劑。

(3)取步驟(2)得到(dao)(dao)的符合光催化劑4質量份加(jia)入到(dao)(dao)25質量份的無水乙醇中，超聲攪拌30min至充分(fen)(fen)分(fen)(fen)散；然后(hou)逐(zhu)滴加(jia)入1質量份的質量濃度為50％的PTFE乳液，繼續超聲攪拌30min，使混(hun)合物混(hun)合均勻；

(4)將上述混(hun)合(he)均勻的(de)混(hun)合(he)液(ye)體放入(ru)85℃恒溫水浴中進行加熱而使其(qi)保持沸騰狀(zhuang)態，并(bing)不(bu)斷進行攪(jiao)拌(ban)，直至(zhi)混(hun)合(he)物(wu)成為能夠用玻璃(li)棒挑(tiao)起的(de)粘稠膏狀(zhuang)物(wu)質(zhi)；將上述粘稠膏狀(zhuang)物(wu)質(zhi)揉捏均勻并(bing)輥壓成兩個(ge)厚度為0.5mm的(de)薄(bo)片(pian)，且該薄(bo)片(pian)與步驟(1)預處理(li)過的(de)不(bu)銹鋼網同尺(chi)寸；

(5)將步驟(4)得(de)到的(de)(de)兩個薄層(ceng)平鋪在步驟(1)預(yu)處理過(guo)的(de)(de)泡沫(mo)鎳網兩側，輥(gun)壓固(gu)定成總厚度(du)為1.4mm復合層(ceng)，并放于(yu)350℃的(de)(de)馬弗(fu)爐(lu)中煅燒1h，即可制得(de)載POM/介(jie)孔二氧(yang)化鈦-活(huo)性(xing)炭(tan)-PTFE復合光陽極。

該光陽極應用時根據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)出8cm×8cm大小的泡沫(mo)鎳網，將裁剪(jian)好(hao)的泡沫(mo)鎳網依次(ci)放(fang)入丙酮(tong)溶(rong)液(分析(xi)純)、無水(shui)乙醇(chun)(分析(xi)純)和蒸餾水(shui)中(zhong)超聲(sheng)清洗10min，再放(fang)入60℃干(gan)燥(zao)箱中(zhong)干(gan)燥(zao)2h，備用。

將活性(xing)炭(tan)用(yong)蒸(zheng)餾(liu)(liu)水在100℃下加熱(re)煮沸兩(liang)小時，離心后倒掉上(shang)層液體，再用(yong)蒸(zheng)餾(liu)(liu)水清洗3次，之(zhi)后用(yong)真(zhen)空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取2質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)(fen)的模板(ban)劑溶(rong)(rong)于25質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)(fen)的無水乙醇(chun)，室溫下(xia)(xia)攪拌直(zhi)至溶(rong)(rong)解；在(zai)快速攪拌的狀態(tai)下(xia)(xia)向(xiang)上述溶(rong)(rong)液(ye)中依次加(jia)入9質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)(fen)的鈦酸丁酯和步(bu)驟(1)中預處(chu)理過的10質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)(fen)的活性炭，混合(he)均勻(yun)后(hou)加(jia)入濃(nong)鹽酸調節體(ti)系的pH值至2；隨后(hou)向(xiang)上述溶(rong)(rong)液(ye)體(ti)系中加(jia)入3質(zhi)量(liang)份(fen)(fen)(fen)的質(zhi)量(liang)分數為40％的硅鎢酸水溶(rong)(rong)液(ye)，室溫下(xia)(xia)攪拌5h直(zhi)至形成固(gu)態(tai)凝膠；

所加入模板劑(ji)為(wei)P123(聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)-聚環(huan)氧(yang)丙烷(wan)-聚環(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)三嵌段共(gong)聚物)。

將形成(cheng)的(de)固態凝(ning)膠(jiao)(jiao)陳(chen)化24小時(shi)，然后(hou)放(fang)入(ru)帶有(you)聚(ju)四氟(fu)乙烯內襯的(de)高壓反應釜(fu)中，以2℃/min的(de)程序升溫速度至120℃保(bao)持(chi)2h，隨后(hou)升溫至150℃(2℃/min)保(bao)持(chi)2h；冷卻(que)后(hou)，將所得(de)灰色凝(ning)膠(jiao)(jiao)置于100℃的(de)真空干燥箱中恒溫干燥，直到有(you)機(ji)溶劑全部揮發，研磨(mo)后(hou)放(fang)于400℃馬(ma)弗爐中煅燒3h，所得(de)灰色粉末(mo)即為POM/介孔二氧化鈦-活性炭復合光催化劑。

(3)取步驟(zou)(2)得到(dao)的符合(he)(he)光(guang)催化劑(ji)8質量(liang)(liang)份加入到(dao)25質量(liang)(liang)份的無水(shui)乙(yi)醇中，超聲攪拌30min至充分(fen)分(fen)散；然后逐滴(di)加入6質量(liang)(liang)份的質量(liang)(liang)濃度為60％的PTFE乳液(ye)，繼續超聲攪拌30min，使混合(he)(he)物混合(he)(he)均勻；

(4)將上述混(hun)合(he)均(jun)勻(yun)的混(hun)合(he)液(ye)體(ti)放入85℃恒溫(wen)水浴中進行(xing)(xing)加熱(re)而使其保(bao)持(chi)沸(fei)騰狀態，并不斷進行(xing)(xing)攪拌，直(zhi)至混(hun)合(he)物成(cheng)為能夠用(yong)玻璃棒(bang)挑起的粘(zhan)稠(chou)膏狀物質(zhi)；將上述粘(zhan)稠(chou)膏狀物質(zhi)揉(rou)捏(nie)均(jun)勻(yun)并輥壓成(cheng)兩個厚度(du)為0.6mm的薄(bo)片(pian)，且該薄(bo)片(pian)與(yu)步(bu)驟(1)預處(chu)理過的不銹鋼(gang)網同(tong)尺(chi)寸(cun)；

(5)將步驟(zou)(4)得(de)到的兩個薄層平(ping)鋪在(zai)步驟(zou)(1)預處理過的不銹鋼網兩側，輥壓固定(ding)成總厚度為1.2mm復合(he)層，并(bing)放于350℃的馬弗爐(lu)中(zhong)煅燒1h，即(ji)可制得(de)載POM/介孔二氧化鈦-活性炭(tan)-PTFE復合(he)光陽極。

該光陽極應用時根據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)裁剪出8cm×8cm大小的泡(pao)沫(mo)鎳(nie)網，將裁剪好(hao)的泡(pao)沫(mo)鎳(nie)網依次放入(ru)(ru)丙(bing)酮溶(rong)液(ye)(分析純(chun))、無水乙醇(分析純(chun))和蒸餾水中超(chao)聲清洗(xi)10min，再放入(ru)(ru)60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸(zheng)(zheng)餾(liu)(liu)水(shui)在100℃下加熱煮沸兩小時，離心后倒掉上(shang)層液體(ti)，再(zai)用蒸(zheng)(zheng)餾(liu)(liu)水(shui)清洗(xi)3次，之后用真空(kong)泵抽濾，放(fang)于100℃干燥(zao)箱(xiang)中干燥(zao)4h。

(2)稱取1.5質量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)模板劑溶(rong)(rong)于(yu)25質量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)無水(shui)乙醇，室溫下(xia)(xia)攪拌(ban)直至(zhi)溶(rong)(rong)解；在(zai)快速攪拌(ban)的(de)(de)狀態下(xia)(xia)向上述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)中依次加入8質量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)鈦酸(suan)(suan)丁(ding)酯和步驟(1)中預處理過的(de)(de)7質量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)活(huo)性炭，混合均(jun)勻后加入濃鹽(yan)酸(suan)(suan)調(diao)節體系(xi)的(de)(de)pH值(zhi)至(zhi)1.5；隨后向上述(shu)溶(rong)(rong)液(ye)體系(xi)中加入7質量(liang)(liang)份(fen)的(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數為20％的(de)(de)硅鎢酸(suan)(suan)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)，室溫下(xia)(xia)攪拌(ban)5h直至(zhi)形(xing)成固態凝膠；

所加入模板劑(ji)為P123(聚(ju)環氧(yang)乙烷(wan)-聚(ju)環氧(yang)丙烷(wan)-聚(ju)環氧(yang)乙烷(wan)三嵌段共(gong)聚(ju)物)。

將形成的(de)(de)固態凝膠陳化24小時，然后(hou)放入帶有聚四氟乙烯內(nei)襯的(de)(de)高壓反應釜中(zhong)(zhong)，以2℃/min的(de)(de)程序升溫(wen)速(su)度至(zhi)120℃保(bao)持2h，隨后(hou)升溫(wen)至(zhi)150℃(2℃/min)保(bao)持2h；冷(leng)卻后(hou)，將所得灰色凝膠置于100℃的(de)(de)真空干(gan)燥(zao)箱中(zhong)(zhong)恒(heng)溫(wen)干(gan)燥(zao)，直到(dao)有機溶劑全部揮發，研磨后(hou)放于400℃馬弗爐中(zhong)(zhong)煅燒3h，所得灰色粉(fen)末(mo)即(ji)為載POM/介孔二氧化鈦-活性(xing)炭復合光催化劑。

(3)取步(bu)驟(2)得到(dao)的(de)符合光催化劑(ji)5質(zhi)量(liang)份加入(ru)到(dao)25質(zhi)量(liang)份的(de)無水乙醇(chun)中，超聲攪(jiao)拌30min至充分分散；然后逐(zhu)滴加入(ru)5質(zhi)量(liang)份的(de)質(zhi)量(liang)濃度(du)為(wei)40％的(de)PTFE乳液(ye)，繼續(xu)超聲攪(jiao)拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述(shu)混(hun)合均勻(yun)的(de)(de)混(hun)合液體放入85℃恒(heng)溫水浴中進行加(jia)熱(re)而使其(qi)保(bao)持沸(fei)騰狀(zhuang)態，并不斷(duan)進行攪(jiao)拌，直至混(hun)合物(wu)(wu)成為能夠用(yong)玻璃棒挑起的(de)(de)粘(zhan)稠膏狀(zhuang)物(wu)(wu)質；將上述(shu)粘(zhan)稠膏狀(zhuang)物(wu)(wu)質揉捏均勻(yun)并輥壓成兩(liang)個厚度(du)為0.5mm的(de)(de)薄片，且(qie)該薄片與步驟(1)預(yu)處理過的(de)(de)不銹鋼網同(tong)尺(chi)寸；

(5)將步驟(zou)(4)得到的兩(liang)個薄(bo)層(ceng)平鋪在步驟(zou)(1)預處(chu)理過的泡沫(mo)鎳(nie)網兩(liang)側，輥壓(ya)固定成(cheng)總厚度為(wei)1.0mm復(fu)合(he)層(ceng)，并放于350℃的馬弗爐中煅燒(shao)1h，即可制得載POM/介(jie)孔(kong)二氧化鈦(tai)-活性炭-PTFE復(fu)合(he)光陽極。

該光陽極應用時根據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(jian)出8cm×8cm大小的(de)泡(pao)沫鎳(nie)網(wang)，將裁剪(jian)好的(de)泡(pao)沫鎳(nie)網(wang)依次放(fang)入丙酮溶液(分析(xi)純)、無水(shui)乙醇(分析(xi)純)和(he)蒸餾(liu)水(shui)中超聲(sheng)清洗10min，再放(fang)入60℃干(gan)燥(zao)箱(xiang)中干(gan)燥(zao)2h，備(bei)用。

將活性炭用蒸(zheng)餾水在100℃下加熱(re)煮沸兩(liang)小時，離(li)心后(hou)倒掉上(shang)層(ceng)液體，再用蒸(zheng)餾水清洗3次，之后(hou)用真空泵抽濾，放于100℃干燥(zao)箱中(zhong)干燥(zao)4h。

(2)稱取1質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份的(de)(de)模(mo)板劑溶于25質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份的(de)(de)無水乙(yi)醇，室溫下(xia)攪(jiao)拌(ban)(ban)直至(zhi)溶解(jie)；在快速攪(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)狀態下(xia)向上述(shu)溶液(ye)中依次加入(ru)6質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份的(de)(de)鈦酸丁酯和步驟(1)中預處理過的(de)(de)4質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份的(de)(de)活(huo)性炭，混合均(jun)勻后(hou)加入(ru)濃鹽酸調(diao)節(jie)體系(xi)的(de)(de)pH值(zhi)至(zhi)3；隨(sui)后(hou)向上述(shu)溶液(ye)體系(xi)中加入(ru)6質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)份的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分數為30％的(de)(de)硅鎢酸水溶液(ye)，室溫下(xia)攪(jiao)拌(ban)(ban)5h直至(zhi)形成固態凝膠；

所加入模板(ban)劑為P123(聚環(huan)氧乙烷(wan)-聚環(huan)氧丙烷(wan)-聚環(huan)氧乙烷(wan)三(san)嵌段(duan)共聚物(wu))。

將(jiang)形成的(de)(de)固態凝(ning)膠陳化24小時，然后(hou)放(fang)入帶有聚(ju)四氟乙烯內襯的(de)(de)高壓反應(ying)釜中(zhong)，以2℃/min的(de)(de)程序升溫(wen)速(su)度至120℃保(bao)持(chi)2h，隨后(hou)升溫(wen)至150℃(2℃/min)保(bao)持(chi)2h；冷(leng)卻后(hou)，將(jiang)所得(de)(de)灰色凝(ning)膠置于100℃的(de)(de)真空(kong)干(gan)燥(zao)箱中(zhong)恒溫(wen)干(gan)燥(zao)，直(zhi)到有機溶劑(ji)全部揮發，研(yan)磨后(hou)放(fang)于400℃馬弗爐中(zhong)煅燒3h，所得(de)(de)灰色粉(fen)末即(ji)為載POM/介孔二氧(yang)化鈦-活性炭復合光催化劑(ji)。

(3)取步驟(2)得到的(de)(de)(de)符(fu)合光催化劑7質量份加入到25質量份的(de)(de)(de)無水乙(yi)醇中，超聲(sheng)攪(jiao)拌30min至(zhi)充分分散；然后逐滴加入4質量份的(de)(de)(de)質量濃度為50％的(de)(de)(de)PTFE乳(ru)液(ye)，繼續超聲(sheng)攪(jiao)拌30min，使(shi)混合物(wu)混合均勻；

(4)將上述混合均(jun)勻(yun)的(de)(de)混合液體放入85℃恒溫水(shui)浴(yu)中(zhong)進行(xing)加熱(re)而使其保持(chi)沸騰狀態，并(bing)不斷進行(xing)攪拌，直至(zhi)混合物(wu)成為(wei)能夠用玻(bo)璃棒挑起的(de)(de)粘稠(chou)膏狀物(wu)質(zhi)；將上述粘稠(chou)膏狀物(wu)質(zhi)揉捏均(jun)勻(yun)并(bing)輥壓(ya)成兩個厚度為(wei)0.7mm的(de)(de)薄(bo)片(pian)，且該薄(bo)片(pian)與(yu)步驟(1)預處理過的(de)(de)不銹鋼網同尺寸；

(5)將步(bu)驟(4)得(de)到的兩個薄(bo)層平鋪在步(bu)驟(1)預處理過的泡沫(mo)鎳網(wang)兩側，輥壓固定成總(zong)厚(hou)度為1.6mm復(fu)合層，并放于(yu)350℃的馬弗(fu)爐中煅(duan)燒1h，即(ji)可(ke)制得(de)載(zai)POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fu)合光陽(yang)極。

該光陽極應用時根據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(jie)(jie)果表明，相比(bi)于二維(wei)結(jie)(jie)構的(de)貴金屬陽極(ji)，本發明的(de)三(san)維(wei)結(jie)(jie)構復(fu)合(he)(he)光(guang)陽極(ji)效果更(geng)好，電(dian)池(chi)(chi)性(xing)(xing)能更(geng)優。當(dang)加入1質(zhi)量(liang)份模板劑量(liang)、25質(zhi)量(liang)份無水(shui)乙醇、12質(zhi)量(liang)份鈦酸丁酯和(he)5質(zhi)量(liang)份活(huo)性(xing)(xing)炭時(shi)，復(fu)合(he)(he)光(guang)陽極(ji)性(xing)(xing)能最優。本發明制作的(de)光(guang)陽極(ji)無論是在穩定性(xing)(xing)、經濟型、還是實(shi)用性(xing)(xing)上都較以前(qian)的(de)方法有明顯(xian)的(de)優勢，使堿性(xing)(xing)燃料電(dian)池(chi)(chi)的(de)擴大化生(sheng)產成為可能。