【CN109962249A】聚间氨基苯硼酸的碳基微生物燃料电池阳极及其制备方法【专利】

檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘殘殘殘述评与讨论微生物燃料电池碳基阳极材料的研究进展王鑫1，李楠2，高宁圣洁1，周启星1（1．南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津300071；2．天津大学环境科学与工程学院，天津300072）摘要：微生物燃料电池是绿色废水处理新技术，在处理有机废水的同时实现了电能回收。

近10年来，该技术得到了快速发展，逐步由实验室研究向未来大型化应用的目标前进。

产电微生物附着的阳极是影响电池性能的关键，也是目前该领域研究的热点。

碳基材料成本低、导电性好且无生物毒性，是理想的阳极材料。

分别从二维碳基材料、三维碳基材料、纳米碳材料和碳基材料的预处理等方面介绍了阳极材料研究的最新进展，指出了材料的表面修饰（如表面氧化或连接官能团）和纳米碳材料的应用将成为未来微生物燃料电池阳极材料的研究重点。

关键词：微生物燃料电池；阳极材料；纳米材料；预处理中图分类号：X382文献标识码：B文章编号：1000－4602（2012）22－0005－04Research Progress in Carbon Anode Materials for Microbial Fuel CellsWANG Xin 1，LI Nan 2，GAO Ning-sheng-jie 1，ZHOU Qi-xing 1（1．Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria ＜Ministry of Education ＞，Nankai University ，Tianjin 300071，China ；2．School of Environmental Science and Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract ：Microbial fuel cell （MFC ）is a green technology that can treat organic wastewater andrecover electrical energy simultaneously．With the fast development in recent ten years ，the MFC has shifted from the laboratory research to the real application in the future．The anode to which exoelectro-genic bacteria are attached is significant to the performance of MFC ，and it is the hot spot of MFC re-search．Since the carbon material is inexpensive ，superior in conductivity and not biotoxic ，it is an ideal material for the anode．The progress in carbon material for MFC is reviewed in the following four aspects ：two-dimensional materials ，three-dimensional materials ，carbon nanomaterials and the pretreatment of carbon materials．The surface modification （such as surface oxidation or functionalization ）and the appli-cation of nanomaterials will be the hot spot in the future．Key words ：microbial fuel cell ；anode material ；nanomaterial ；pretreatment基金项目：国家自然科学基金资助项目（21107053、21037002）微生物燃料电池（Microbial fuel cell ，MFC ）是近10年来兴起的废物资源化绿色技术，它利用活体微生物作为催化剂将废水或废物中的化学能直接转化为电能，实现了废物处理同步资源化［1］。

微生物燃料电池的制备与性能研究微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）作为一种新兴的可再生能源技术，具有能够同时产生电能和废水处理的双重功能，对于解决能源危机和环境治理具有重要意义。

本文将介绍微生物燃料电池的制备方法，并重点探讨其性能研究。

一、微生物燃料电池的制备方法微生物燃料电池的制备主要包括阳极和阴极的搭建以及微生物的选择。

阳极通常采用碳材料，如石墨毡、石墨电极等，而阴极则通常采用氧还原反应催化剂，如铂金。

微生物则是通过电极材料表面的生物膜与燃料（如有机废水）之间的相互作用来实现电子转移。

具体制备方法如下：1. 制备阳极：将阳极材料（如石墨电极）切割成适当的形状并清洗，然后用研磨纸打磨表面以增加其表面积。

2. 制备阴极：选择合适的氧还原反应催化剂（如铂金），将其涂覆在碳纸或碳布上，并干燥制备成阴极。

3. 微生物选择与培养：选择适宜的微生物菌种，如细菌、藻类等，并进行培养，以便形成稳定的生物膜。

二、微生物燃料电池性能研究1. 发电性能研究发电性能是评价微生物燃料电池的重要指标之一。

研究者通常采用电化学技术对微生物燃料电池进行性能测试。

通过测量电流和电压的变化，可以得到微生物燃料电池的I-V曲线，进一步分析其功率输出和内阻。

2. 废水处理性能研究废水处理是微生物燃料电池的另一个重要功能。

研究者通常使用有机废水作为燃料，并通过测量废水中有机物浓度的变化，来评估微生物燃料电池的废水处理性能。

3. 影响因素研究微生物燃料电池的性能受到多种因素的影响，包括底物类型、温度、pH值、氧气供给等。

研究者通过改变这些因素，来研究它们对微生物燃料电池性能的影响，并优化微生物燃料电池的工作条件。

4. 经济性研究微生物燃料电池的应用前景与经济性密切相关。

研究者需要通过对微生物燃料电池的制备成本、发电效率以及废水处理能力等方面的研究，来评估其经济可行性，并寻求提高其经济性的途径。

总结：微生物燃料电池作为一种新兴的可再生能源技术，其制备方法和性能研究对于推动可再生能源的发展具有重要意义。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910433447.0(22)申请日 2019.05.24(71)申请人 中国医学科学院基础医学研究所地址 100005 北京市东城区东单三条5号(72)发明人 李智立　张沫　郭磊　赖治臻　(51)Int.Cl.C01B 21/082(2006.01)B82Y 40/00(2011.01)B82Y 30/00(2011.01)G01N 21/64(2006.01)(54)发明名称一种苯硼酸修饰氮化碳量子点的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种苯硼酸修饰氮化碳量子点的制备方法，并将其应用于活细胞表面唾液酸的荧光成像。

本发明要求保护苯硼酸修饰氮化碳量子点的制备方法及其在细胞表面唾液酸的荧光成像。

本发明保护一种苯硼酸修饰氮化碳量子点的制备方法，包括如下步骤：(1)前驱体低温聚合制备氮化碳量子点；(2)将氮化碳量子点表面修饰苯硼酸基团。

本发明提供的材料具有3-5纳米的尺寸，能够稳定分散于水溶液中，在细胞表面唾液酸的荧光标记领域有重要的应用价值，有望应用于生物医药领域。

权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 111620314 A 2020.09.04C N 111620314A1.一种苯硼酸修饰的石墨相氮化碳量子点(PCQDs)应用在细胞表面唾液酸的荧光标记。

2.一种PCQDs的制备方法，包括如下步骤：(1)将前驱体加入加入研钵研磨，充分混合后加入聚四氟乙烯反应釜中，加热聚合得到氮化碳量子点(g -C 3N 4QDs)复合纳米材料；(2)将g -C 3N 4QDs表面修饰苯硼酸基团，得到PCQDs。

3.权利要求2中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，g -C 3N 4QDs材料由尿素、柠檬酸钠煅烧制得。

4.权利要求2中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，加热聚合温度为170～190℃，如180℃。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910174683.5(22)申请日 2019.03.08(71)申请人 南昌航空大学地址 330000 江西省南昌市丰和南大道696号(72)发明人 次素琴　李美珍　赵志峰　(74)专利代理机构 南昌洪达专利事务所 36111代理人 刘凌峰(51)Int.Cl.C01B 32/348(2017.01)C01B 32/324(2017.01)H01M 8/16(2006.01)H01M 4/90(2006.01)(54)发明名称一种生物质多孔碳材料的制备方法及其在微生物燃料电池阳极的应用(57)摘要本发明公开了一种生物质多孔碳材料的制备方法及其在微生物燃料电池阳极的应用，包括如下步骤：(1)将收集到的一次性筷子破碎、洗涤、超声并干燥；(2)将破碎的一次性筷子在活化剂水溶液中活化处理，然后取出干燥；(3)将干燥后的产物在惰性气体分为下高温碳化，将碳化后的产物用酸洗涤，再用水洗涤，直到中性，将洗涤后的产物干燥，得到一次性筷子多孔碳材料。

本发明通过碳化一次性筷子，得到多孔碳材料，制备方法简单廉价，为多孔碳材料的大批量制备提供参考。

将一次性筷子多孔碳材料作为微生物燃料电池阳极有利于阳极室内产电微生物的附着，提供更多的活性位点，有利于提高微生物燃料电池的产电功率。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 109879283 A 2019.06.14C N 109879283A权　利　要　求　书1/1页CN 109879283 A1.一种生物质多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，(1)、将一次性筷子破碎、洗涤、超声并干燥；(2)、将破碎后的一次性筷子在活化剂的水溶液中活化处理，然后取出并干燥；(3)、将干燥过的产物在惰性气体范围下高温碳化，将碳化后的产物用酸洗涤，再用去离子水洗涤直至中性，将洗涤后的产物干燥，得到生物质多孔碳材料。

微生物燃料电池的碳阳极材料研究进展
齐伟栋;郭志强;蔡文芳;王云海
【期刊名称】《能源与环境》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】微生物燃料电池(MFC)是具有处理污水和产电双重功能的生物电化学装置,阳极作为微生物生长及收集电子的重要部件,对MFC的性能具有重要影响。

针对MFC碳阳极材料的研究进展进行了综述,从传统碳阳极材料、纳米材料修饰碳阳极、元素掺杂碳阳极、表面处理碳阳极、生物炭阳极等方面对碳阳极材料的研究进行了综合介绍和展望,尝试为开发高性能MFC碳基阳极和MFC技术提供参考。

【总页数】4页(P81-83)
【作者】齐伟栋;郭志强;蔡文芳;王云海
【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院;长庆工程设计有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM911.4
【相关文献】
1.微生物燃料电池中碳材料改性阳极和碳基复合材料阳极的最新研究进展
2.微生物燃料电池碳基阳极材料的研究进展
3.阳极碳材料对单室空气阴极型微生物燃料电池启动的影响
4.微生物燃料电池阳极碳材料对垃圾渗滤液COD检测性能的影响
5.氮掺杂多孔碳材料阳极制备及其在微生物燃料电池上的应用
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810793620.3(22)申请日 2018.07.19(71)申请人 苏州大学地址 215137 江苏省苏州市相城区济学路8号(72)发明人 郑洪河　曹章　单晓建　朱国斌　王艳　邵杰　曲群婷　(74)专利代理机构 南京禾易知识产权代理有限公司 32320代理人 仇波(51)Int.Cl.H01M 4/62(2006.01)H01M 4/134(2010.01)H01M 4/1395(2010.01)H01M 10/0525(2010.01)B82Y 30/00(2011.01)(54)发明名称一种硼酸化合物修饰锂离子电池硅负极及其制备方法(57)摘要本发明涉及本一种硼酸化合物修饰锂离子电池硅负极，它通过向硅基纳米材料和导电剂的混合物中加入粘结剂和硼酸化合物进行混合制得；所述粘结剂为含羟基水溶性高分子，所述硼酸化合物为选自硼酸、硼砂和有机硼化物中的一种或多种组成的混合物，所述硼酸化合物中硼元素与所述粘结剂中羟基的摩尔比为0.02~0.2。

通过选用具有特定化学结构和性能的硼酸化合物剂作为交联剂和表面成膜剂，与粘结剂体系混合使用，由于B元素的缺电子特性，硼酸化合物可以和羟基结合并脱水，形成比较牢固的化学配合物，在粘结剂分子链之间的交联和架桥，从而显著提高粘结剂的强度，改善粘结剂的粘结性能以及硅粉体表面和粘结剂的界面特性。

权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 109004220 A 2018.12.14C N 109004220A1.一种硼酸化合物修饰锂离子电池硅负极，其特征在于：它通过向硅基纳米材料和导电剂的混合物中加入粘结剂和硼酸化合物进行混合制得；所述粘结剂为含羟基水溶性高分子，所述硼酸化合物为选自硼酸、硼砂和有机硼化物中的一种或多种组成的混合物，所述硼酸化合物中硼元素与所述粘结剂中羟基的摩尔比为0.02~0.2。

专利名称：表面修饰氨基苯硼酸的纳米碳材料及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：魏黎明,徐国宾,张伟,陆豪杰,杨芃原
申请号：CN201210573541.4
申请日：20121226
公开号：CN103043647A
公开日：
20130417
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于无机材料和生物分析技术领域，具体为一种表面修饰氨基苯硼酸的纳米碳材料及其制备方法和应用。

本发明是在原有纳米碳材料经酸化处理的基础上，通过碳化二亚胺反应，首先将其表面进行多聚赖氨酸以及聚乙二醇二甘醇酸修饰后，再与氨基苯硼酸反应进行纳米碳材料表面功能化修饰。

本发明的合成方法简单有效，制备的氨基苯硼酸功能化纳米碳材料作为纳米吸附剂，比表面积大，选择特异性强，在水溶液中具有较好的分散性和稳定性，可快速实现糖肽/糖蛋白的特异性分离富集。

该材料在糖蛋白质组学等领域中具有良好的实用价值和应用前景。

申请人：复旦大学
地址：200433 上海市杨浦区邯郸路220号
国籍：CN
代理机构：上海正旦专利代理有限公司
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专利名称：铂/生物炭电极及其制备和应用方法专利类型：发明专利
发明人：颜蓓蓓,卢绪凯,陈冠益,李宁,程占军,梁澜申请号：CN202111400539.2
申请日：20211123
公开号：CN114182282A
公开日：
20220315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开提供了一种铂/生物炭电极及其制备和应用方法，其中，铂/生物炭电极的制备方法包括将粉状干虾壳进行酸化处理，经干燥之后得到虾壳粉；将所述虾壳粉与间苯三酚在第一预设温度下反应，经离心和干燥处理之后得到第一混合物；将所述第一混合物在氮气氛围中，第二预设温度下热解炭化，经离心和干燥处理之后得到生物炭；将所述生物炭与铂前驱体、硼氢化钠进行反应，得到铂/生物炭催化剂；将所述铂/生物炭催化剂与离子交换树脂分散液的混合溶液涂覆在碳毡上，得到铂/生物炭电极。

申请人：天津大学
地址：300072 天津市南开区卫津路92号
国籍：CN
代理机构：中科专利商标代理有限责任公司
代理人：樊晓
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