【摘要】：微生物燃料電池是利用微生物將有機(jī)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,具備構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。因此,微生物燃料電池作為一種新型的傳感器在環(huán)境、醫(yī)藥等領(lǐng)域,引起了普遍的關(guān)注。由于其傳感特性受限于產(chǎn)電性能,因此,如何增強(qiáng)產(chǎn)電性能成為研究微生物燃料電池的關(guān)鍵要素。微生物燃料電池的產(chǎn)電性能主要取決于電子的傳遞速率,而電子從微生物傳遞至電極表面的阻力是影響電子傳遞速率的重要因素。陽(yáng)極作為微生物燃料電池中直接與產(chǎn)電細(xì)菌接觸的重要部件,其材料的性質(zhì)與表面結(jié)構(gòu)直接影響了細(xì)菌的吸附量、電子傳遞效率和氧化反應(yīng)情況等,決定著微生物燃料電池的產(chǎn)電性能。本文采用層層自組裝技術(shù),制備不同納米結(jié)構(gòu)材料修飾陽(yáng)極,研究其對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于微生物燃料電池的生物傳感器用于抗生素檢測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容有:1.采用層層自組裝技術(shù),在ITO電極表面修飾聚電解質(zhì)碳納米管/聚烯丙基胺的鹽酸鹽,增大了電極的比表面積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,修飾后的電極明顯提高了電池的產(chǎn)電性能,微生物燃料電池的電流密度由0.266μA/cm~2提高到3.87μA/cm~2,功率輸出密度由4.63 m W/m2增加到5.98m W/m2,能夠有效地促進(jìn)希瓦氏菌電子傳遞效率。2.采用層層自組裝技術(shù),在ITO電極表面修飾了碳納米管/聚苯胺復(fù)合多層膜。研究不同修飾層數(shù)對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響。研究結(jié)果表明,基于(CNTs/PANI)12-ITO電極的微生物燃料電池的功率密度比空白ITO電極電池提高了29.1%。3.構(gòu)建基于(CNTs/PANI)12-ITO電極的微生物燃料電池生物傳感器,以E.coli 25922作為傳感接收元件,考察傳感器對(duì)不同濃度慶大霉素的響應(yīng)情況。研究結(jié)果表明,傳感器最低檢測(cè)限為0.25 m M。
[Abstract]:Microbial fuel cell is a device that uses microorganism to convert organic chemical energy into electric energy. It has the characteristics of simple structure, low cost and friendly environment. Therefore, microbial fuel cell as a new sensor in environment, medicine and other fields, has attracted widespread attention. Because its sensing characteristics are limited by the power generation performance, how to enhance the power generation performance has become a key factor in the study of microbial fuel cells. The electricity production performance of microbial fuel cell mainly depends on the electron transfer rate, and the resistance of electron transfer from microorganism to electrode surface is an important factor that affects the electron transfer rate. Anode is an important component in microbial fuel cell which is in direct contact with electricity-producing bacteria. The properties and surface structure of anode directly affect the adsorption capacity, electron transfer efficiency and oxidation reaction of bacteria, and so on. It determines the electricity production performance of microbial fuel cell. In this paper, layer-by-layer self-assembly technique was used to prepare the modified anode with different nanostructured materials, and the effect of the anode on the electricity production performance of microbial fuel cell was studied. On this basis, a biosensor based on microbial fuel cell was constructed for antibiotic detection. The main research contents are as follows: 1. The surface area of polyelectrolyte carbon nanotubes / polyallylamine hydrochloride was modified on the surface of ITO electrode by layer-by-layer self-assembly technique, and the specific surface area of the electrode was increased. The experimental results show that the modified electrode can obviously improve the electrical performance of the cell. The current density of microbial fuel cell is increased from 0.266 渭 A / cm~2 to 3.87 渭 A / cm~2, power output density from 4.63 m W/m2 to 5.98 m W 路m ~ 2, and the current density of microbial fuel cell increases from 0.266 渭 A / mol to 3.87 渭 A / cm~2, power output density. It can effectively promote the electron transfer efficiency of Shiva. 2. Carbon nanotubes / Polyaniline composite multilayer film was modified on the surface of ITO electrode by layer-by-layer self-assembly technique. The effect of different modification layers on the electricity production performance of microbial fuel cell was studied. The results show that the power density of microbial fuel cell based on (CNTs/PANI) 12-ITO electrode is 29.1% higher than that of blank ITO electrode cell. A microbial fuel cell biosensor based on (CNTs/PANI) 12-ITO electrode was constructed. The response of the biosensor to different concentrations of gentamicin was investigated by using E.coli 25922 as the sensor receiving element. The results show that the minimum detection limit of the sensor is 0.25 m 路m ~ (- 1).
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM911.45

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4 印霞h，

本文編號(hào)：2446931