微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC),作為一種將污水蘊含的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能的資源化方法,已經(jīng)成為環(huán)境工程領(lǐng)域研究者近年來關(guān)注的重點方向。其中無膜單室MFC因其具有內(nèi)阻小和成本低兩大優(yōu)勢使其成為MFC擴大化及未來工業(yè)化應(yīng)用中較為理想的構(gòu)型。然而,單室MFC的陰極微生物污染問題突出,降低了其產(chǎn)能效率,同時陰極Pt/C貴金屬催化劑價格昂貴,也抵消了單室MFC的工業(yè)化應(yīng)用優(yōu)勢。因此,開發(fā)一種新型的、具有抗微生物污染性能的非貴金屬催化劑,對MFC的發(fā)展具有重要的應(yīng)用價值。已有研究結(jié)果表明,摻雜異原子的碳基材料能夠提高碳材料的氧還原催化活性,從而提高MFC的產(chǎn)電效率;引入含氧官能團的碳材料作為MFC陰極催化劑,可以達到原位除菌的效果。為此,本課題提出一種新穎的類模板法,制備出一種以 Vulcan XC-72(Conductive Carbon,CB)為核、氮摻雜石墨烯(Nitrogen-doped Graphene,NG)為殼、以十六烷基三甲基漠化銨(Cetyltrimethyl Ammonium Bromide,CTAB)為橋梁鏈接CB和NG的聚合包裹狀多孔復(fù)合材料...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池(MFC)概述
    1.3 MFC陰極催化材料研究進展
        1.3.1 貴金屬及其合金
        1.3.2 過渡金屬及其氧化物
        1.3.3 碳基材料
    1.4 氮摻雜石墨烯的制備方法
        1.4.1 硬模板法
        1.4.2 軟模法
        1.4.3 “夾層法”
        1.4.4 類模板法
    1.5 MFC陰極材料抗生物污染研究進展
    1.6 本論文的研究意義、目的和主要內(nèi)容
        1.6.1 研究意義和目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料與方法
    2.1 引言
    2.2 材料制備與表征方法
        2.2.1 材料制備方法
        2.2.2 材料表征方法
    2.3 電化學(xué)測試
        2.3.1 循環(huán)伏安曲線
        2.3.2 Tafel曲線
    2.4 MFC電池的構(gòu)建與啟動
        2.4.1 電池材料處理與制備
        2.4.2 電池構(gòu)建與啟動運行
    2.5 MFC產(chǎn)電性能的分析
        2.5.1 電壓采集
        2.5.2 COD去除率和庫侖效率
        2.5.3 極化曲線和功率密度曲線
        2.5.4 陰極生物量測試方法
第3章 不同制備方法合成的NG@CB及電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 物理表征結(jié)果
        3.2.1 材料形貌分析
        3.2.2 比表面分析
        3.2.3 拉曼光譜
        3.2.4 晶相結(jié)構(gòu)分析
        3.2.5 元素組成分析
    3.3 電化學(xué)測試結(jié)果
        3.3.1 CV分析
        3.3.2 極化曲線分析
        3.3.3 Tafel曲線分析
    3.4 小結(jié)
第4章 類模板法制備NG@CB及在微生物燃料電池中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 理化性質(zhì)表征結(jié)果
        4.2.1 材料形貌分析
        4.2.2 比表面分析
        4.2.3 拉曼光譜
        4.2.4 晶相結(jié)構(gòu)分析
        4.2.5 元素組成分析
    4.3 電化學(xué)表征結(jié)果
        4.3.1 CV曲線分析
        4.3.2 極化曲線分析
        4.3.3 電子轉(zhuǎn)移數(shù)和過氧化氫產(chǎn)率
        4.3.4 Tafel曲線
        4.3.5 NG@CB壽命測試
        4.3.6 NG@CB成本核算
    4.4 NG@CB-10在微生物燃料電池中的應(yīng)用
    4.5 小結(jié)
第5章 NG@CB在微生物燃料電池中抗生物污染性能
    5.1 引言
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 電池電壓曲線及COD去除率比較
        5.2.2 電勢極化曲線和功率密度曲線
        5.2.3 陰極生物量
    5.3 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文情況
致謝



本文編號：3807878