本文關(guān)鍵詞：石墨烯聚苯胺修飾電極在雙室微生物燃料電池中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微生物燃料電池(MFCS)作為一種新型的新能源技術(shù),通過利用微生物的催化作用,將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�。這樣既能夠處理污水中的有機物,又能夠產(chǎn)電,為解決能源危機和環(huán)境水體污染提供了新的方向。目前,微生物燃料電池仍處于初級階段,這項技術(shù)仍存在的許多缺陷。如何提高反應(yīng)器的產(chǎn)電性能,仍是困擾大部分研究者的難題。因此,如何通過對陰陽極材料的修飾改性,從而降低整個反應(yīng)器陰陽極電極過電勢,進(jìn)一步優(yōu)化提升MFC的產(chǎn)電性能尤其重要。十二烷基苯磺酸鈉(LAS)是一種表面活性劑,作為洗滌類用品的重要原料LAS被大量運用并排入水體。本論文以雙室MFC為研究基礎(chǔ),從陰陽極材料改性方面對微生物燃料電池進(jìn)行優(yōu)化,探討了以石墨烯聚苯胺作為修飾材料,電化學(xué)沉積法為修飾手段,進(jìn)行陰陽極修飾改性,并且研究了改性后的電極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能和對LAS降解性能的影響。具體來說本論文得出以下結(jié)論:(1)電化學(xué)沉積法制備石墨烯聚苯胺修飾的電極本章研究了電化學(xué)制備石墨烯聚苯胺修飾電極的效果。首先研究不同濃度的苯胺單體在制備石墨烯聚苯胺修飾的電極的影響。接著比較不同pH體系下制備石墨烯聚苯胺修飾電極的效果。用電化學(xué)法研究比較了上述制備方法制備出的電極在導(dǎo)電性能上的差異,結(jié)果表明苯胺單體濃度為0.15mol/L時,制備的電極導(dǎo)電性能最優(yōu)。pH=6的條件下制備的電極比其他pH體系下制備的電極導(dǎo)電性好。(2)基于石墨烯聚苯胺修飾電極對MFCs產(chǎn)電性能的影響本章主要研究了電極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響。通過對陰陽極電極材料修飾,分別研究了陰極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響和陽極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能影響。分別以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修飾的電極為陰極,不銹鋼絲網(wǎng)為陽極,構(gòu)建雙室微生物燃料電池,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾MFCs、聚苯胺修飾MFCs、石墨烯聚苯胺修飾MFCs的最大功率密度分別為171.70 mW·m-2、137.28mW·m-2、223.26 mW·m-2,相對于未修飾的電池,最大功率密度提高了74.3%、40%和126%。其中聚苯胺石墨烯修飾的MFCs的放電周期最長,達(dá)到了37.5h,連續(xù)三個周期的時間約為120h。分別以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修飾的電極為陽極,不銹鋼絲網(wǎng)為陰極,構(gòu)建雙室微生物燃料電池,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾MFCs、聚苯胺修飾MFCs、石墨烯聚苯胺修飾MFCs的最大功率密度分別為135.67 mW·m-2、120.60mW·m-2、156.00 mW·m-2,相對于未修飾的電池,最大功率密度提升了18%、5%和35%。(3)微生物燃料電池對十二烷基苯磺酸鈉的降解性能研究首先比較了陰陽極同時修飾MFCs與陰極修飾MFCs和陽極修飾MFCs的產(chǎn)電性能和對十二烷基苯磺酸鈉去除率的影響。其中陰陽極同時修飾MFCs的去除率為69.33%,庫侖效率為9.1%,最大功率密度為124.84 mW·m-2,相比于其它兩個反應(yīng)器有了顯著的提高。接著,研究了不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉對MFCs產(chǎn)電性能的影響。結(jié)果表明,1000mg/L的濃度下,MFCs的產(chǎn)電性能最佳。
【關(guān)鍵詞】：微生物燃料電池 石墨烯/聚苯胺 修飾電極 十二烷基苯磺酸鈉
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.45;X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 微生物燃料電池技術(shù)10-15
• 1.1.1 微生物燃料電池的發(fā)展歷史10
• 1.1.2 微生物燃料電池分類10-12
• 1.1.3 MFC的研究進(jìn)展12-13
• 1.1.4 MFC應(yīng)用前景13-15
• 1.2 電極修飾技術(shù)的研究進(jìn)展15-18
• 1.2.1 電極修飾技術(shù)的研究現(xiàn)狀15
• 1.2.2 電極修飾在MFC中的研究15-16
• 1.2.3 石墨烯和石墨烯導(dǎo)電聚合物概述16-18
• 1.2.3.1 石墨烯簡介16-17
• 1.2.3.2 石墨烯導(dǎo)電聚合物17-18
• 1.3 存在的問題18-19
• 1.4 本文的研究背景、目的和意義19
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線19-22
• 第二章 微生物燃料電池的原理與表征方法22-27
• 2.1 微生物燃料電池的工作原理22
• 2.2 微生物燃料電池的表征方法22-27
• 2.2.1 電學(xué)性能表征22-24
• 2.2.2 電池降解性能表征24-25
• 2.2.3 電極性能表征25-26
• 2.2.4 電極材料表征26-27
• 第三章 石墨烯聚苯胺修飾電極的制備27-35
• 3.1 實驗與方法27-28
• 3.1.1 實驗儀器和試劑27-28
• 3.1.2 主要試劑及材料28
• 3.2 電極的制備28-30
• 3.2.1 電沉積前置液的配制28-29
• 3.2.2 電極的預(yù)處理29
• 3.2.3 電沉積制備鈦片電極29-30
• 3.3 不同pH體系下制備電極的對比30-31
• 3.4 不同苯胺單體濃度條件下制備電極的對比31-33
• 3.5 不同修飾材料制備電極的對比33-34
• 本章小結(jié)34-35
• 第四章 電極修飾對微生物燃料電池性能研究35-52
• 4.1 實驗儀器及藥品35-37
• 4.2 電極修飾的制備方法37
• 4.2.1 石墨烯修飾鈦片電極的制備37
• 4.2.2 聚苯胺修飾鈦片電極的制備37
• 4.2.3 石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料修飾鈦片電極的制備37
• 4.3 微生物燃料電池的啟動與運行37-38
• 4.4 陰極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響38-44
• 4.4.1 石墨烯修飾陰極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響38-40
• 4.4.2 聚苯胺修飾陰極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響40-41
• 4.4.3 石墨烯/聚苯胺修飾陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響41-44
• 4.5 陽極修飾對微生物燃料電池性能研究44-50
• 4.5.1 石墨烯修飾陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響44-46
• 4.5.2 聚苯胺修飾陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響46-47
• 4.5.3 石墨烯/聚苯胺修飾陽極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響47-50
• 本章小結(jié)50-52
• 第五章 微生物燃料電池對LAS的降解性能研究52-59
• 5.1 陰陽極同時修飾在MFCs的應(yīng)用52-56
• 5.1.1 陰陽極同時修飾對MFCs產(chǎn)電性能的影響52-54
• 5.1.2 陰陽極同時修飾的MFCs對LAS降解性能的研究54-55
• 5.1.3 CV測試分析55-56
• 5.2 不同LAS濃度對MFCs產(chǎn)電性能影響56-57
• 5.2.1 實驗設(shè)計56
• 5.2.2 隨著LAS濃度變化對MFCs產(chǎn)電性能的影響56-57
• 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論與建議59-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

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1 張翠萍;王志強;劉廣立;駱海萍;張仁鐸;;降解喹啉的微生物燃料電池的產(chǎn)電特性研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2009年04期

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯聚苯胺修飾電極在雙室微生物燃料電池中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：344372