本發(fā)明涉及一種微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法。

背景技術(shù)：
微生物燃料電池(MicrobialFuelCells，簡稱MFCs)是一種新型的清潔能源裝置，利用微生物的催化作用，將降解污水中有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為生物電能。在陽極上的微生物分有機(jī)廢物產(chǎn)生質(zhì)子和電子，產(chǎn)生的電子由電子轉(zhuǎn)移媒介傳遞到陽極材料上，繼而通過外電路到達(dá)陰極，由此產(chǎn)生外部電流，同時(shí)產(chǎn)生的質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，在陰極催化界面處與電子、氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成水，從而完成電池內(nèi)部電荷的傳遞。MFCs的底物(污水)來源廣泛、能量利用率較高、安全無污染。隨著MFCs裝置結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化、內(nèi)阻的大幅降低，昂貴的電極材料、較低的電極反應(yīng)效率已成為限制MFCs發(fā)展的因素之一。在MFCs陰極，電子被其最終受體得到，發(fā)生還原反應(yīng)得到還原產(chǎn)物。對陰極的電子受體為氧氣的MFCs而言，陰極催化劑的研制和陰極傳質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化成為MFCs領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。普遍應(yīng)用的鉑碳(Pt/C)催化劑價(jià)格相當(dāng)昂貴，使得陰極成本非常高，阻止了MFCs的放大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有采用鉑碳催化劑作為微生物燃料電池陰極催化劑材料存在成本高的問題，而提供一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法。一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料由鐵源和碳源制備的復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料是Fe粒子及Fe3C粒子均勻分布在石墨化碳骨架，且粒徑在10nm～300nm的Fe/Fe3C/C復(fù)合材料；所述的碳源與鐵源的質(zhì)量比為1:(0.1～0.5)。一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：首先將鐵源和碳源混合，然后溶解于去離子水中，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h～3h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至640～800℃,并在溫度為640～800℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料；步驟一中所述的碳源與鐵源的質(zhì)量比為1:(0.1～0.5)；步驟一中所述的碳源的質(zhì)量與去離子水的體積比為1g:(4mL～5mL)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：一、本發(fā)明方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，利用相對安全的三聚氰胺或氰胺為碳源，得到的復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性；二、本發(fā)明方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，利用較低的碳化溫度就可以制備出Fe3C，節(jié)省了能源；三、本發(fā)明方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，得到可以與Pt等貴金屬催化劑相媲美的產(chǎn)電性能，有效降低了催化劑的成本，為今后MFCs的規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。附圖說明圖1是X-射線衍射譜圖，圖中A表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線衍射譜圖，圖中B表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線衍射譜圖，圖中*表示Fe3O4，圖中#表示Fe，圖中&表示Fe3C；圖2是線性掃描伏安曲線，圖中A表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的線性掃描伏安曲線，圖中B表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的線性掃描伏安曲線；圖3是試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線光電子能譜圖；圖4是電壓-時(shí)間曲線圖；圖5是試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線光電子能譜圖；圖6是電壓-時(shí)間曲線圖；圖7是極化曲線-功率密度曲線圖，圖中□表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)極化曲線，圖中■表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)功率密度曲線，圖中☆表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)極化曲線，圖中表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)功率密度曲線。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，由鐵源和碳源制備的復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料是Fe粒子及Fe3C粒子均勻分布在石墨化碳骨架，且粒徑在10nm～300nm的Fe/Fe3C/C復(fù)合材料；所述的碳源與鐵源的質(zhì)量比為1:(0.1～0.5)。MFCs在轉(zhuǎn)化生物能為電能的過程中存在著較大的能量損失，這些損失一方面源自庫倫損失，即廢水中的有機(jī)物沒有全部用來發(fā)電，而是通過其他方式將能量散失掉了；另一方面源自電極極化和歐姆內(nèi)阻引起的能量損失?？偟膩碚f，面對來自傳統(tǒng)廢水能源化的技術(shù)的挑戰(zhàn)，MFCs研究的一個(gè)主要任務(wù)是“降低成本、提高產(chǎn)電能力、商業(yè)化應(yīng)用”。本發(fā)明針對的單室空氣陰極反應(yīng)器，希望通過減小電極的制備成本、降低電池的內(nèi)阻來提高M(jìn)FCs的功率輸出問題而展開研究，設(shè)計(jì)合成出一種價(jià)格低廉、催化活性良好，能夠替代貴金屬(Pt、Pd、Ru等)在陰極承擔(dān)催化氧化的責(zé)任，同時(shí)使反應(yīng)器能夠長期有效穩(wěn)定的運(yùn)行，并且得到可以與Pt等貴金屬相媲美的產(chǎn)電性能。主要工作是制備出氮摻雜Fe/Fe3C/C復(fù)合體材料，將其作為陰極催化劑，通過提高該復(fù)合體材料的氧還原(ORR)催化活性作用而提高M(jìn)FCs的產(chǎn)電性能。在提高性能的同時(shí)降低成本，為今后MFCs的規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是：所述的鐵源為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵和氯化亞鐵中的一種或其中幾種混合物。其他與具體實(shí)施方式一相同。當(dāng)本實(shí)施方式所述的鐵源為混合物時(shí)，混合物中各組分按任意比混合。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同點(diǎn)是：所述的碳源為三聚氰胺或氰胺。其他與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式是一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：首先將鐵源和碳源混合，然后溶解于去離子水中，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h～3h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至640～800℃,并在溫度為640～800℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料；步驟一中所述的碳源與鐵源的質(zhì)量比為1:(0.1～0.5)；步驟一中所述的碳源的質(zhì)量與去離子水的體積比為1g:(4mL～5mL)。本實(shí)施方式步驟二目的完全去除步驟一中得到的混合溶液中的去離子水。MFCs在轉(zhuǎn)化生物能為電能的過程中存在著較大的能量損失，這些損失一方面源自庫倫損失，即廢水中的有機(jī)物沒有全部用來發(fā)電，而是通過其他方式將能量散失掉了；另一方面源自電極極化和歐姆內(nèi)阻引起的能量損失?？偟膩碚f，面對來自傳統(tǒng)廢水能源化的技術(shù)的挑戰(zhàn)，MFCs研究的一個(gè)主要任務(wù)是“降低成本、提高產(chǎn)電能力、商業(yè)化應(yīng)用”。本實(shí)施方式針對的單室空氣陰極反應(yīng)器，希望通過減小電極的制備成本、降低電池的內(nèi)阻來提高M(jìn)FCs的功率輸出問題而展開研究，設(shè)計(jì)合成出一種價(jià)格低廉、催化活性良好，能夠替代貴金屬(Pt、Pd、Ru等)在陰極承擔(dān)催化氧化的責(zé)任，同時(shí)使反應(yīng)器能夠長期有效穩(wěn)定的運(yùn)行，并且得到可以與Pt等貴金屬相媲美的產(chǎn)電性能。主要工作是制備出氮摻雜Fe/Fe3C/C復(fù)合體材料，將其作為陰極催化劑，通過提高該復(fù)合體材料的氧還原(ORR)催化活性作用而提高M(jìn)FCs的產(chǎn)電性能。在提高性能的同時(shí)降低成本，為今后MFCs的規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。本實(shí)施方式方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，利用相對安全的三聚氰胺或氰胺為碳源，得到的復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和較高的催化活性。本實(shí)施方式方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，利用較低的碳化溫度就可以制備出Fe3C，節(jié)省了能源。本實(shí)施方式方法制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料，得到可以與Pt等貴金屬催化劑相媲美的產(chǎn)電性能，有效降低了催化劑的成本，為今后MFCs的規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四的不同點(diǎn)是：步驟一中所述的鐵源為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵和氯化亞鐵中的一種或其中幾種混合物。其他與具體實(shí)施方式四相同。當(dāng)本實(shí)施方式所述的鐵源為混合物時(shí)，混合物中各組分按任意比混合。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四或五之一不同點(diǎn)是：步驟一中所述的碳源為三聚氰胺或氰胺。其他與具體實(shí)施方式四或五相同。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四至六之一不同點(diǎn)是：步驟四中所述的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料為Fe粒子及Fe3C粒子均勻分布在石墨化碳骨架，且粒徑在10nm～300nm的Fe/Fe3C/C復(fù)合材料。其他與具體實(shí)施方式四至六相同。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果試驗(yàn)一：一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：首先將0.1g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至640℃,并在溫度為640℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料。本試驗(yàn)步驟一中所述的鐵源為氯化鐵。本試驗(yàn)步驟一中碳源為三聚氰胺。試驗(yàn)二：一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：首先將0.1g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至650℃,并在溫度為650℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料。本試驗(yàn)步驟一中所述的鐵源為氯化鐵。本試驗(yàn)步驟一中碳源為三聚氰胺。圖1是X-射線衍射譜圖，圖中A表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線衍射譜圖，圖中B表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線衍射譜圖，圖中*表示Fe3O4，圖中#表示Fe，圖中&表示Fe3C；從圖1中可知試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料和試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料在2θ等于44.8°和65.1°處都有衍射峰存在，說明它們都含有體心立方結(jié)構(gòu)的α–Fe(JCPDS,No.87–0722)。試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料主要衍射峰在37.8，39.9，40.7，42.9，43.7，44.6，45.1，46.0，48.7和49.1°分別對應(yīng)Fe3C的(210)，(002)，(201)，(211)，(102)，(220)，(031)，(112)，(131)和(221)的特征峰(JCPDS,No.89–2867)。試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料中同時(shí)含有Fe3C,α–Fe和含量很少的Fe3O4；鐵物種的存在可以很好地起到石墨化助劑的作用，增加催化劑材料的導(dǎo)電性。圖2是線性掃描伏安曲線，圖中A表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的線性掃描伏安曲線，圖中B表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的線性掃描伏安曲線，從圖2中可知試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的半波電位和電流密度都要比試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料高，試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的催化活性要高于試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料。圖3是試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線光電子能譜圖；圖中A表示吡啶氮，圖中B表示吡咯氮，圖中C表示氧化氮，從圖3中可知吡啶氮的峰值為398.2eV，吡咯氮的峰值為399.8eV，氧化氮的峰值為404.6eV，從圖3中可知試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料中氮組成分別是吡啶氮、吡咯氮和氧化氮，它們對氧還原反應(yīng)過程起著重要作用。將試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)，該電池的電壓-時(shí)間曲線圖如圖4所示，圖4是電壓-時(shí)間曲線圖，從圖4可知，將試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)，電池在運(yùn)行過程中平均電壓可以達(dá)到0.54V，而且在多個(gè)運(yùn)行周期過后，其電壓輸出降低較少，說明試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。圖5是試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的X-射線光電子能譜圖；圖中A表示吡啶氮，圖中B表示吡咯氮，圖中C表示氧化氮，從圖5中可知吡啶氮的峰值為398.3eV，吡咯氮的峰值為399.9eV，氧化氮的峰值為403.7eV，從圖5中可知試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料中氮組成分別是吡啶氮、吡咯氮和氧化氮，它們對氧還原反應(yīng)過程起著重要作用。將試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)，該電池的電壓-時(shí)間曲線圖如圖6所示，圖6是電壓-時(shí)間曲線圖，從圖6可知，利用試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)，電池在運(yùn)行過程中平均電壓可以達(dá)到0.61V，而且在多個(gè)運(yùn)行周期過后，其電壓輸出降低較少，說明試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。圖7是極化曲線-功率密度曲線圖，圖中□表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)極化曲線，圖中■表示試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)功率密度曲線，圖中☆表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)極化曲線，圖中表示試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)功率密度曲線，從圖7可知試驗(yàn)一制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)和試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)，由于組分和結(jié)構(gòu)的差異，使得前者的功率密度低于后者，試驗(yàn)二制備的氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料作為微生物燃料電池陰極催化劑運(yùn)行時(shí)，最大功率密度可以達(dá)到1323mW·m–2，并且開路電壓為0.88V，F(xiàn)e/Fe3C/C-640的最大功率密度為871mW·m–2，開路電壓為0.75V。試驗(yàn)三：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中首先將0.2g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)四：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中首先將0.3g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)五：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中首先將0.4g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)六：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中首先將0.5g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)七：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中所述的鐵源為FeCl2。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)八：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中所述的鐵源為FeSO4。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)九：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中所述的鐵源為Fe2(SO4)3。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)十：本試驗(yàn)與試驗(yàn)二的不同點(diǎn)是：步驟一中所述的鐵源為Fe(NO3)3。其他與試驗(yàn)二相同。試驗(yàn)十一：一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：首先將0.1g鐵源和1g碳源混合，然后溶解于5mL去離子水中，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至750℃,并在溫度為750℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料。本試驗(yàn)步驟一中所述的鐵源為氯化鐵。本試驗(yàn)步驟一中碳源為氰胺。試驗(yàn)十二：一種氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、溶解：將1g三聚氰胺泡沫泡加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的FeCl2溶液中，攪拌混合12h，得到混合溶液；二、水浴加熱：將混合溶液置于100℃水浴條件下攪拌2h，得到水浴反應(yīng)產(chǎn)物；三、干燥：水浴反應(yīng)產(chǎn)物置于烘箱中，在溫度為100℃下干燥至恒重，得到固體粉末；四、高溫碳化還原：在氮?dú)鈼l件下將固體粉末以3℃/min的升溫速率從室溫升溫至800℃,并在溫度為800℃下進(jìn)行高溫碳化還原，高溫碳化還原4h，得到黑色粉末產(chǎn)物，即為氮摻雜Fe/Fe3C/C微生物燃料電池陰極催化劑材料。本試驗(yàn)步驟一中所述的鐵源為氯化鐵。本試驗(yàn)步驟一中碳源為氰胺。