大量未經處理的有毒有害物質、工業(yè)廢水以及居民生活污水直接排放進入水體，不僅造成了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，而且影響居民的日常生活甚至威脅人體的健康和安全。生物法等傳統(tǒng)污水處理技術難以滿足日益嚴格的處理要求，也無法有效利用污水中所含的大量化學能，是一種巨大的能源浪費。本論文設計了一個新型的TiO2/Ti-Cu2O/Cu光催化廢水燃料電池（PFC），并針對污水中有機污染物尤其是難以生物降解的污染物的高效降解，以及降解過程中的化學能的轉化利用展開了研究。 首先，論文在HF-H2O介質和含氟離子的檸檬酸介質中，利用電化學陽極氧化法制備了不同規(guī)格（管長、管徑）的TiO2納米管陣列薄膜電極（TNA），濕式化學法制備了Cu2O納米線薄膜電極，并采用電鏡掃描（SEM）技術觀察材料表面結構。 其次，論文以TNA為光陽極，Cu2O納米線薄膜電極為光陰極，構建了TiO2/Ti-Cu2O/Cu光催化廢水燃料電池，并針對陽極材料、電解質種類和濃度、溶液pH值、底物種類和濃度、光照強度等因素對PFC電池性能進行了優(yōu)化研究。實驗結果表明，PFC具有良好的光電響應，且經過對比后發(fā)現(xiàn)管長越長的TNA，其于PFC體系中的...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.0 課題背景
    1.1 微生物燃料電池(MFC)的發(fā)展和應用
        1.1.1 MFC 的基本原理
        1.1.2 MFC 的發(fā)展歷史
        1.1.3 MFC 的設計
        1.1.4 影響 MFC 性能的因素
        1.1.5 MFC 應用于污水處理
    1.2 TiO₂應用于污水處理
        1.2.1 TiO₂的結構與特性
        1.2.2 TiO₂有機物降解機理
        1.2.3 TiO₂的改性
    1.3 Cu₂O 應用于污水處理
        1.3.1 Cu₂O 的結構與特性
        1.3.2 Cu₂O 的改性
        1.3.3 Cu₂O 應用于污染物降解
    1.4 問題的提出
    1.5 研究內容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗儀器和試劑
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 實驗材料和試劑
    2.2 TiO₂納米電極材料的制備
        2.2.1 短管 TiO₂納米管陣列(STNA)的制備
        2.2.2 中管 TiO₂納米管陣列(MTNA)的制備
        2.2.3 長管 TiO₂納米管陣列(LTNA)的制備
    2.3 Cu₂O 納米電極材料的制備
    2.4 主要表征和分析儀器
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.2 紫外-可見分光光度計
        2.4.3 總有機碳分析儀(TOC-V CPH)
    2.5 偶氮染料濃度的測定
        2.5.1 甲基橙濃度的測定
        2.5.2 亞甲基藍濃度的測定
        2.5.3 剛果紅濃度的測定
    2.6 光電性能的測試和表征
        2.6.1 光電性能的測試方法
        2.6.2 光電性能的表征
第三章 電極材料的制備
    3.1 TiO₂納米管陣列(TNA)薄膜的制備
    3.2 Cu₂O 納米線薄膜的制備
    3.4 本章小結
第四章 TiO₂/Ti-Cu₂O/Cu 光催化廢水燃料電池(PFC)的設計和性能研究
    4.1 引言
    4.2 光催化廢水燃料電池(PFC)的設計
    4.3 光催化廢水燃料電池(PFC)的性能
        4.3.1 TNA 管長對 PFC 電池性能的影響
        4.3.2 電解質對 PFC 電池性能的影響
        4.3.3 pH 對 PFC 電池性能的影響
        4.3.4 底物對 PFC 電池性能的影響
        4.3.5 光強對 PFC 電池性能的影響
    4.4 本章小結
第五章 PFC 的有機物降解性能
    5.1 偶氮染料脫色效果
    5.2 偶氮染料降解的動力學特性
    5.3 偶氮染料的 TOC 去除率
    5.4 降解染料時 PFC 體系的穩(wěn)定性
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3856126