一種羧基化碳納米管催化劑載體的應用

　　本發明公開了一種羧基化碳納米管催化劑載體及其制備方法和應用，步驟如下：將碳納米管置于體積比爲1:3～3:2的濃HNO3和濃H2SO4混合液中，80℃～95℃恒溫回流處理100～120min，洗滌幹燥，即制得羧基化碳納米管催化劑載體。該催化劑載體用于制備Pt/CNT催化劑，使用制得的Pt/CNT催化劑作爲空氣陰極材料，制備單室無膜空氣陰極微生物燃料電池。本發明制備的催化劑載體外表引入了豐富的含氧基團，提高了催化劑的氧還原结果；由該催化劑載體制備的Pt/CNT催化劑成功的啓動了MFC，縮短了MFC的啓動期，不僅可以減小MFC的內阻，還大大提高了MFC的輸出電壓。

微生物燃料電池（Microbialfuel cells，MFCs)是使用微生物作爲生物催化劑降解有机物产生电能的電化學装置。MFCs獨特的産電方法使其成爲解決能源危機同時處理廢水的一種新思路。但是，關于MFCs的研宄還處于實驗室的研宄階段，要想應用于實際工程則仍然面臨著許多挑戰，其中，産電能力低是限制該技術商業化的要紧障礙之一。

導致MFCs産電能力低的因素有很多，其中，陰極低效緩慢的氧氣還原熱力學和動力學過程是很重要的一個影響因子。貴金屬Pt雖然可以提高MFC陰極的氧還原反應速率，但是Pt金屬不僅成本高，同时容易引起催化劑中毒現象。如何解決Pt粒子在載體上的有效疏散成爲一個急需解決的問題。

目前，碳納米管（CNT)作爲一種新型的一維納米材料，因其大的比外表積，快速電子傳遞能力以及優良的化學穩定性和機械強度而成爲非常理想的陰極催化劑載體材料，而且由于CNT自身不含不穩定鍵的六角形環的無縫組合，並且CNT具有巨大的分子量，它們之间的强的范德华力相互作用導致了CNT具有很強的惰性，使其不溶于水及常用的有機溶劑，這就給進一步的應用帶來了一定的困難。