本發(fā)明屬于堿性燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用三維泡沫鎳網(wǎng)作為集電體、PTFE為粘結(jié)劑、活性炭負(fù)載POM/介孔二氧化鈦為催化劑，采用輥壓法制備載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光催化陽(yáng)極及其制備方法。

背景技術(shù)：

化石能源枯竭和環(huán)境污染嚴(yán)重危害了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和人類健康。在過去的幾十年中，清潔可再生新能源的開發(fā)利用吸引了大量研究。在各種新能源中，太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿榷季哂休^好的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景。而燃料電池是一種新的能源利用方式，通過陽(yáng)極和陰極的氧化還原反應(yīng)直接將燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有能力轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染小、模塊化強(qiáng)、負(fù)荷相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究燃料電池對(duì)于生物質(zhì)能源的利用，對(duì)解決人類對(duì)能源的需求問題具有十分重要的意義。

影響燃料電池能量輸出的因素包括陽(yáng)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(gè)因素就是陽(yáng)極催化劑的選擇。隨著堿性生物質(zhì)燃料電池技術(shù)的發(fā)展，陽(yáng)極催化劑的選擇也越來越多樣性。Cindy X.Zhao等人使用不會(huì)發(fā)生催化劑中毒的泡沫鎳做陰陽(yáng)極使電池性能提高了6倍；L.An等人使用了廉價(jià)的陰離子交換膜阻止氧氣通過陰極到達(dá)陽(yáng)極與之發(fā)生反應(yīng)來提高電池性能；Pinchas Schechner等人采用銀紡錘纖維作陽(yáng)極；Debika Basu等人將鉑、銣、活性炭經(jīng)超聲震蕩和水浴加熱后制成陽(yáng)極；目前陽(yáng)極催化劑仍以鉑、金等貴金屬最為常用，但是這類催化劑價(jià)格昂貴，而且容易被毒化，失去催化活性。盡管研究發(fā)現(xiàn)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(chǎn)電性能低等問題。近幾年來，人們發(fā)現(xiàn)將電池陽(yáng)極引入具有光電響應(yīng)的材料可以進(jìn)行光電催化，提高電池的產(chǎn)電性能，實(shí)現(xiàn)光能與化學(xué)能到電能的雙重轉(zhuǎn)化，已報(bào)道的光陽(yáng)極材料有TiO₂、ZnO、SnO₂、Fe₂O₃和WO₃等各種形貌的納米結(jié)構(gòu)及其衍生復(fù)合物。金屬衍生復(fù)合物有能夠響應(yīng)自然光，催化活性高，無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，因此研究一種復(fù)合光催化陽(yáng)極對(duì)于提高電池效率，高效利用生物質(zhì)能源具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述堿性燃料電池制備方法中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種一種用于堿性燃料電池的三維結(jié)構(gòu)光催化陽(yáng)極及其制備方法，采用輥壓法將復(fù)合光催化劑負(fù)載于三維結(jié)構(gòu)的泡沫鎳網(wǎng)上，通過自然光照射激發(fā)光陽(yáng)極的催化活性，使光能和化學(xué)能同時(shí)轉(zhuǎn)化為電能，提高了直接堿性燃料電池的性能以及穩(wěn)定性。

本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于堿性燃料電池的三維結(jié)構(gòu)光催化陽(yáng)極，該光催化陽(yáng)極的集電體采用三維結(jié)構(gòu)的泡沫鎳網(wǎng)，該光催化陽(yáng)極采用輥壓法在所述泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)制備催化層，具體由以下制備方法得到：

(1)將泡沫鎳網(wǎng)進(jìn)行超聲清洗并干燥，備用；將活性炭用蒸餾水加熱煮沸，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗后進(jìn)行抽濾、干燥，密封后備用；

(2)將0～2質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇并在室溫下攪拌直至溶解，在快速攪拌的狀態(tài)下向以上溶液中依次加入4～12質(zhì)量份的鈦酸丁酯和3～10質(zhì)量份的經(jīng)步驟(1)預(yù)處理過的活性炭，混合均勻后再加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至1～5；

向調(diào)節(jié)PH值后的體系中加入3～9質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～40％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌直至形成固態(tài)凝膠；

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)后，放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，先升溫至120℃并維持溫度，再升溫至150℃并維持溫度，冷卻后將所得灰色凝膠置于真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后置于馬弗爐中煅燒，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑；

(3)取4～8質(zhì)量份步驟(2)中得到的載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌至充分分散；然后逐滴加入1～6質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為40％～60％的PTFE乳液；繼續(xù)超聲攪拌，使混合物混合均勻；

(4)將步驟(3)得到的混合物放入恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.5～0.7mm的薄片；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄片平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.2～1.6mm的復(fù)合層，并放于馬弗爐中煅燒，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

一種用于堿性燃料電池的三維結(jié)構(gòu)光催化陽(yáng)極的制備方法，該光催化陽(yáng)極的集電體采用三維結(jié)構(gòu)的泡沫鎳網(wǎng)，該光催化陽(yáng)極采用輥壓法在所述泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)制備催化層，該方法按照以下步驟進(jìn)行：

(1)將泡沫鎳網(wǎng)進(jìn)行超聲清洗并干燥，備用；將活性炭用蒸餾水加熱煮沸，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗后進(jìn)行抽濾、干燥，密封后備用；

(2)將0～2質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇并在室溫下攪拌直至溶解，在快速攪拌的狀態(tài)下向以上溶液中依次加入4～12質(zhì)量份的鈦酸丁酯和3～10質(zhì)量份的經(jīng)步驟(1)預(yù)處理過的活性炭，混合均勻后再加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至1～5；

向調(diào)節(jié)PH值后的體系中加入3～9質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～40％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌直至形成固態(tài)凝膠；

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)后，放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，先升溫至120℃并維持溫度，再升溫至150℃并維持溫度，冷卻后將所得灰色凝膠置于真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后置于馬弗爐中煅燒，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑；

(3)取4～8質(zhì)量份步驟(2)中得到的載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌至充分分散；然后逐滴加入1～6質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為40％～60％的PTFE乳液；繼續(xù)超聲攪拌，使混合物混合均勻；

(4)將步驟(3)得到的混合物放入恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.5～0.7mm的薄片；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄片平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.2～1.6mm的復(fù)合層，并放于馬弗爐中煅燒，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

在上述用于堿性燃料電池的三維結(jié)構(gòu)光催化陽(yáng)極及其制備方法中：

步驟(1)中所述的不銹鋼網(wǎng)目數(shù)為30～80目；步驟(1)中不銹鋼網(wǎng)的超聲清洗并干燥的具體操作為：依次放入丙酮溶液、無(wú)水乙醇和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h；步驟(1)中所述活性炭的預(yù)處理具體操作為：將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸2小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

步驟(2)中高壓反應(yīng)釜的程序升溫速度為2℃/min，在120℃和150℃時(shí)各保持2h；真空干燥溫度為100℃，馬弗爐的煅燒溫度為400℃，煅燒時(shí)間為3小時(shí)。

步驟(4)中恒溫水浴進(jìn)行加熱的溫度為85℃。

步驟(5)中馬弗爐中的煅燒溫度為350℃，煅燒時(shí)間為1h。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明所提供的光催化陽(yáng)極及其制備方法，采用泡沫鎳網(wǎng)作為集電體，相比于其他集電體更加穩(wěn)固不易變形，而且價(jià)格低廉，降低了制作成本，適用于大規(guī)模生產(chǎn)；泡沫鎳的三維結(jié)構(gòu)增加了催化劑與集電體的接觸面積，增加催化性能；采用能夠響應(yīng)自然光的載POM/介孔二氧化鈦-活性炭光催化劑，催化性能好，并且無(wú)毒無(wú)害；采用輥壓法將催化層壓入泡沫鎳網(wǎng)，使得催化層中催化劑的負(fù)載量更加均勻，并且不易脫落，能夠形成結(jié)構(gòu)緊密的電極，提高電池的產(chǎn)電性能和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的光催化陽(yáng)極的制備方法的流程示意圖；

圖2是堿性燃料電池及本發(fā)明的光催化陽(yáng)極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實(shí)施例1所制得光陽(yáng)極燃料電池的功率密度曲線圖。

圖4是實(shí)施例2所制得光陽(yáng)極燃料電池的功率密度曲線圖。

圖5是實(shí)施例3所制得光陽(yáng)極燃料電池的功率密度曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

以下實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

以下各實(shí)施例在進(jìn)行攪拌時(shí)，使用超聲波清洗器的工作頻率為53kHz，超聲攪拌功率為200W，槽內(nèi)溫度設(shè)置為35℃。

實(shí)施例1：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的泡沫鎳網(wǎng)，將裁剪好的泡沫鎳網(wǎng)依次放入丙酮溶液(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸兩小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取1質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇，室溫下攪拌直至溶解；在快速攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中依次加入12質(zhì)量份的鈦酸丁酯和步驟(1)中預(yù)處理過的5質(zhì)量份的活性炭，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至1；隨后向上述溶液體系中加入5質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌5h直至形成固態(tài)凝膠；

所加入模板劑為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)。

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)，然后放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后，將所得灰色凝膠置于100℃的真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑。

(3)取步驟(2)得到的復(fù)合光催化劑6質(zhì)量份加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐滴加入3質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為60％的PTFE乳液，繼續(xù)超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述混合均勻的混合液體放入85℃恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.6mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)同尺寸；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄層平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.2mm復(fù)合層，并放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

該光陽(yáng)極應(yīng)用時(shí)根據(jù)堿性燃料電池結(jié)構(gòu)尺寸裁剪即可。圖3所示為本實(shí)施例所制得光催化陽(yáng)極的功率密度曲線，其最大功率密度為21.382W/m²。

實(shí)施例2：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的泡沫鎳網(wǎng)，將裁剪好的泡沫鎳網(wǎng)依次放入丙酮溶液(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸兩小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇，在快速攪拌的狀態(tài)下依次加入10質(zhì)量份的鈦酸丁酯和步驟(1)中預(yù)處理過的3質(zhì)量份的活性炭，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至5；隨后向上述溶液體系中加入9質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌5h直至形成固態(tài)凝膠；

所加入模板劑為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)。

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)，然后放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后，將所得灰色凝膠置于100℃的真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑。

(3)取步驟(2)得到的符合光催化劑4質(zhì)量份加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐滴加入1質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為50％的PTFE乳液，繼續(xù)超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述混合均勻的混合液體放入85℃恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.5mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)同尺寸；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄層平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.4mm復(fù)合層，并放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

該光陽(yáng)極應(yīng)用時(shí)根據(jù)堿性燃料電池結(jié)構(gòu)尺寸裁剪即可。圖4所示為本實(shí)施例所制得光催化陽(yáng)極的功率密度曲線，其最大功率密度為18.249W/m²。

實(shí)施例3：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的泡沫鎳網(wǎng)，將裁剪好的泡沫鎳網(wǎng)依次放入丙酮溶液(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸兩小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取2質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇，室溫下攪拌直至溶解；在快速攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中依次加入9質(zhì)量份的鈦酸丁酯和步驟(1)中預(yù)處理過的10質(zhì)量份的活性炭，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至2；隨后向上述溶液體系中加入3質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌5h直至形成固態(tài)凝膠；

所加入模板劑為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)。

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)，然后放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后，將所得灰色凝膠置于100℃的真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰色粉末即為POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑。

(3)取步驟(2)得到的符合光催化劑8質(zhì)量份加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐滴加入6質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為60％的PTFE乳液，繼續(xù)超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述混合均勻的混合液體放入85℃恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.6mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)同尺寸；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄層平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.2mm復(fù)合層，并放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

該光陽(yáng)極應(yīng)用時(shí)根據(jù)堿性燃料電池結(jié)構(gòu)尺寸裁剪即可。圖3所示為本實(shí)施例所制得光催化陽(yáng)極的功率密度曲線，其最大功率密度為16.929W/m²。

實(shí)施例4：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的泡沫鎳網(wǎng)，將裁剪好的泡沫鎳網(wǎng)依次放入丙酮溶液(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸兩小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取1.5質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇，室溫下攪拌直至溶解；在快速攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中依次加入8質(zhì)量份的鈦酸丁酯和步驟(1)中預(yù)處理過的7質(zhì)量份的活性炭，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至1.5；隨后向上述溶液體系中加入7質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌5h直至形成固態(tài)凝膠；

所加入模板劑為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)。

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)，然后放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后，將所得灰色凝膠置于100℃的真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑。

(3)取步驟(2)得到的符合光催化劑5質(zhì)量份加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐滴加入5質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為40％的PTFE乳液，繼續(xù)超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述混合均勻的混合液體放入85℃恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.5mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)同尺寸；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄層平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.0mm復(fù)合層，并放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

該光陽(yáng)極應(yīng)用時(shí)根據(jù)堿性燃料電池結(jié)構(gòu)尺寸裁剪即可。圖3所示為本實(shí)施例所制得光催化陽(yáng)極的功率密度曲線，其最大功率密度為15.753W/m²。

實(shí)施例5：

(1)裁剪出8cm×8cm大小的泡沫鎳網(wǎng)，將裁剪好的泡沫鎳網(wǎng)依次放入丙酮溶液(分析純)、無(wú)水乙醇(分析純)和蒸餾水中超聲清洗10min，再放入60℃干燥箱中干燥2h，備用。

將活性炭用蒸餾水在100℃下加熱煮沸兩小時(shí)，離心后倒掉上層液體，再用蒸餾水清洗3次，之后用真空泵抽濾，放于100℃干燥箱中干燥4h。

(2)稱取1質(zhì)量份的模板劑溶于25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇，室溫下攪拌直至溶解；在快速攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中依次加入6質(zhì)量份的鈦酸丁酯和步驟(1)中預(yù)處理過的4質(zhì)量份的活性炭，混合均勻后加入濃鹽酸調(diào)節(jié)體系的pH值至3；隨后向上述溶液體系中加入6質(zhì)量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的硅鎢酸水溶液，室溫下攪拌5h直至形成固態(tài)凝膠；

所加入模板劑為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)。

將形成的固態(tài)凝膠陳化24小時(shí)，然后放入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，以2℃/min的程序升溫速度至120℃保持2h，隨后升溫至150℃(2℃/min)保持2h；冷卻后，將所得灰色凝膠置于100℃的真空干燥箱中恒溫干燥，直到有機(jī)溶劑全部揮發(fā)，研磨后放于400℃馬弗爐中煅燒3h，所得灰色粉末即為載POM/介孔二氧化鈦-活性炭復(fù)合光催化劑。

(3)取步驟(2)得到的符合光催化劑7質(zhì)量份加入到25質(zhì)量份的無(wú)水乙醇中，超聲攪拌30min至充分分散；然后逐滴加入4質(zhì)量份的質(zhì)量濃度為50％的PTFE乳液，繼續(xù)超聲攪拌30min，使混合物混合均勻；

(4)將上述混合均勻的混合液體放入85℃恒溫水浴中進(jìn)行加熱而使其保持沸騰狀態(tài)，并不斷進(jìn)行攪拌，直至混合物成為能夠用玻璃棒挑起的粘稠膏狀物質(zhì)；將上述粘稠膏狀物質(zhì)揉捏均勻并輥壓成兩個(gè)厚度為0.7mm的薄片，且該薄片與步驟(1)預(yù)處理過的不銹鋼網(wǎng)同尺寸；

(5)將步驟(4)得到的兩個(gè)薄層平鋪在步驟(1)預(yù)處理過的泡沫鎳網(wǎng)兩側(cè)，輥壓固定成總厚度為1.6mm復(fù)合層，并放于350℃的馬弗爐中煅燒1h，即可制得載POM/介孔二氧化鈦-活性炭-PTFE復(fù)合光陽(yáng)極。

該光陽(yáng)極應(yīng)用時(shí)根據(jù)堿性燃料電池結(jié)構(gòu)尺寸裁剪即可。圖3所示為本實(shí)施例所制得光催化陽(yáng)極的功率密度曲線，其最大功率密度為17.012W/m²。

結(jié)果表明，相比于二維結(jié)構(gòu)的貴金屬陽(yáng)極，本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)復(fù)合光陽(yáng)極效果更好，電池性能更優(yōu)。當(dāng)加入1質(zhì)量份模板劑量、25質(zhì)量份無(wú)水乙醇、12質(zhì)量份鈦酸丁酯和5質(zhì)量份活性炭時(shí)，復(fù)合光陽(yáng)極性能最優(yōu)。本發(fā)明制作的光陽(yáng)極無(wú)論是在穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)型、還是實(shí)用性上都較以前的方法有明顯的優(yōu)勢(shì)，使堿性燃料電池的擴(kuò)大化生產(chǎn)成為可能。