利用3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti4O7复合三维电极的方法及应用与流程

技术特征：
1.一种利用3d技术制备活性多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极的方法，其特征在于：包括有以下步骤；(1)制备co
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cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到co
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cu前体；(2)选材：选取纳米级的ti4o7粉末为原料；(3)改性处理：以重量分计，取2份ti4o7粉末，0.2
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0.5份无水乙醇，放入容器中混合；再利用加热磁力搅拌器在90℃的条件下将容器中混合液体加热至干燥；然后放入烘箱，并设定烘箱温度为60
°
并烘烤10h；接着将烘烤完成的粉剂放入球磨仪进行研磨，所得到的粉末为经过改性处理的ti4o7粉末；改性处理的ti4o7经无水乙醇改性表面带有羟基基团；(4)混料：以质量百分数计，改性处理的ti4o7粉体质量百分数为45％～65％，高分子粘结剂环氧树脂质量百分数为10％～15％，co
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cu前体质量百分数为25％～40％；将所述改性处理的ti4o7粉体、高分子粘结剂环氧树脂和co
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cu前体按照质量百分数进行混合，再放入球磨仪进行机械混合和研磨，使改性处理ti4o7粉体、高分子粘结剂环氧树脂和co
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cu前体达到完全均匀混合；且co
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cu前体和改性处理ti4o7粉体经羟基基团和高分子粘结剂环氧树脂紧密复合，得到co
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cu
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ti4o7复合粉末；(5)3d建模：使用三维制图软件绘制出所需要打印的三维模型电极并设定3d打印参数；(6)铺设打印粉末：将(3)中得的co
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cu
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ti4o7复合粉末铺设于3d打印机中的升降平台与刮料板之间的区域，待co
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cu
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ti4o7复合粉末完成铺设后，利用刮料板将超过设定厚度的co
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cu
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ti4o7复合粉末刮除得到设定厚度的打印粉末层，每层打印粉末层厚度一致，其厚度为0.1mm
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0.2mm；(7)激光扫描：3d打印机中的激光头发出激光光束按照设定的程序扫描打印粉末层，使区域内扫描的打印粉末相互结合在一起，激光预热温度为50
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70℃，烧结温度为1200
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1600℃，激光功率为5
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10w，扫描间距为0.1mm
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0.2mm，扫描速度为1500
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2000mm/s；(8)平台下降：扫描完一层打印粉末层后，3d打印机中的升降平台按照设定的程序下降单一打印粉末层的高度；然后，依次重复步骤“铺设打印粉末
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激光扫描
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平台下降”，直至使多层打印粉末层烧结成(5)中绘制的三维模型电极；(9)余料清除：将3d打印完成的电极取出用水冲洗，清除电极上未打印的粉末，获得多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极；(10)增强活性：将多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极放入到含有活性物质的溶液中浸泡1～5h，冷冻干燥处理10～30h，得掺杂有活性组分多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极前体；然后将多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极前体进行热处理，得到活性多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极。2.一种利用3d技术制备活性多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极的方法，其特征在于：包括有以下步骤；(1)制备co
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cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到co
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cu前体；(2)选材：选取纳米级的ti4o7粉末为原料；(3)改性处理：以重量分计，取2份ti4o7粉末，0.2
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0.5份无水乙醇，放入容器中混合；再利用加热磁力搅拌器在90℃的条件下将容器中混合液体加热至干燥；然后放入烘箱，并设
定烘箱温度为60
°
并烘烤10h；接着将烘烤完成的粉剂放入球磨仪进行研磨，所得到的粉末为经过改性处理的ti4o7粉末；改性处理的ti4o7经无水乙醇改性表面带有羟基基团；(4)混料：以质量百分数计，改性处理的ti4o7粉体质量百分数为40％～60％，聚合物尼龙12的质量百分数为10％～15％，co
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cu前体质量百分数为25％～35％，无水乙醇的质量百分数为5％～10％；将所述改性处理的ti4o7粉体、聚合物尼龙12、co
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cu前体和无水乙醇按照质量百分数进行混合，并受热熔合且搅拌，使聚合物尼龙12充分溶解于无水乙醇中，且无水乙醇再次对改性处理的ti4o7反应，增加羟基基团数量，羟基基团将改性处理的ti4o7粉体、聚合物尼龙12和co
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cu前体紧密复合得到混合物；在混合物冷却过程中，聚合物尼龙12在无水乙醇中的溶解度下降，并以陶瓷颗粒为核析出，最后将剩余的无水乙醇进行抽滤回收，剩余混合物烘干、过筛获得聚合物覆膜陶瓷co
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cu
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ti4o7复合粉末；(5)3d建模：使用三维制图软件绘制出所需要打印的三维模型电极并设定3d打印参数；(6)铺设打印粉末：将(3)中得的聚合物覆膜陶瓷co
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cu
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ti4o7复合粉末铺设于3d打印机中的升降平台与刮料板之间的区域，待聚合物覆膜陶瓷co
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cu
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ti4o7复合粉末完成铺设后，利用刮料板将超过设定厚度的聚合物覆膜陶瓷co
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cu
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ti4o7复合粉末刮除得到设定厚度的打印粉末层，每层打印粉末层厚度一致，其厚度为0.1mm
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0.2mm；(7)激光扫描：3d打印机中的激光头发出激光光束按照设定的程序扫描打印粉末层，使区域内扫描的打印粉末相互结合在一起，激光预热温度为50
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70℃，烧结温度为1200
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1600℃，激光功率为5
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10w，扫描间距为0.1mm
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0.2mm，扫描速度为1500
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2000mm/s；(8)平台下降：扫描完一层打印粉末层后，3d打印机中的升降平台按照设定的程序下降单一打印粉末层的高度；然后，依次重复步骤“铺设打印粉末
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激光扫描
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平台下降”，直至使多层打印粉末层烧结成(5)中绘制的三维模型电极；(9)余料清除：将3d打印完成的电极取出用水冲洗，清除电极上未打印的粉末，获得聚合物覆膜多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极；(10)增强活性：将聚合物覆膜多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极放入到含有活性物质的溶液中浸泡1～5h，冷冻干燥处理10～30h，得掺杂有活性组分聚合物覆膜多孔co
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ti4o7复合三维电极前体；然后将聚合物覆膜多孔co
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ti4o7复合三维电极前体进行热处理，得到聚合物覆膜活性多孔co
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ti4o7复合三维电极。3.一种利用3d技术制备活性多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极的方法，其特征在于：包括有以下步骤；(1)制备co
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cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到co
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cu前体；(2)选材：选取纳米级的ti4o7粉末为原料；(3)改性处理：以重量分计，取2份ti4o7粉末，0.2
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0.5份无水乙醇，放入容器中混合；再利用加热磁力搅拌器在90℃的条件下将容器中混合液体加热至干燥；然后放入烘箱，并设定烘箱温度为60
°
并烘烤10h；接着将烘烤完成的粉剂放入球磨仪进行研磨，所得到的粉末为经过改性处理的ti4o7粉末；改性处理的ti4o7经无水乙醇改性表面带有羟基基团；(4)混料：以质量百分数计，改性处理的ti4o7粉体质量百分数为40％～60％，硬脂酸粉体的质量百分数为10％～15％，co
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cu前体质量百分数为25％～35％，无水乙醇的质量百分数为5％～10％；将所述改性处理的ti4o7粉体、硬脂酸粉体、co
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cu前体和无水乙醇按照质量
复合三维电极的应用，其特征在于：将活性多孔co
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cu
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ti4o7复合三维电极作为微生物燃料电池的阳极，在污水处理中使用。

技术总结
本发明公开一种利用3D技术制备活性多孔Co


技术研发人员：何忠艳 吕斯濠 李威 林辉 杨立辉
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：2021.04.12
技术公布日：2021/10/18