本文關(guān)鍵詞： 微生物燃料電池 MnO_2納米片 硅納米線 光陰極 光電協(xié)同作用　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微生物燃料電池(Microbial fuel cell,MFC)是以產(chǎn)電微生物為催化劑,將廢棄污染物轉(zhuǎn)化為電能的裝置,是一種具有較好前景的環(huán)境污染控制新技術(shù)。本文工作圍繞錳氧化物作為陰極催化材料的開發(fā)和效能評(píng)估、新型光電生物耦合燃料電池(Photoelectrical Microbial Fuel Cell,PMFC)通過光電協(xié)同作用對(duì)有機(jī)污染物偶氮染料和重金屬污染物Cr(Ⅵ)的降解、影響因素和去除機(jī)制探討展開,主要研究?jī)?nèi)容如下:1.以氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)為模板制備了新型的層狀MnO2納米片,并利用電化學(xué)方法對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出該材料具有較好的催化氧氣還原效率,在催化氧氣還原反應(yīng)(oxygen reduction reaction,ORR)時(shí),電子傳遞數(shù)約為3.4,表明該材料對(duì)ORR的催化過程是通過2電子和4電子同時(shí)完成的。2.利用化學(xué)腐蝕法制備出了硅納米線(silicon nanowires,SiNWs)電極,再用化學(xué)沉積法將Pd納米顆粒沉積到其表面,形成鈀負(fù)載硅納米線(palladium silicon nanowires,Pd-SiNWs)電極,并利用該電極為陰極搭建了PMFC系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了甲基橙(Methyl Orange,MO)在陰極的有效光還原。結(jié)果顯示,光照下Pd-SiNWs電極對(duì)MO的還原去除能力和PMFC的外電路產(chǎn)電能力均有所提升。在光照條件下,陰極溶液pH為1時(shí),36小時(shí)內(nèi)MO降解率為85%。3.利用電化學(xué)沉積法制備出了 Pd-SiNWs電極并將其作為PMFC的光陰極實(shí)現(xiàn)對(duì)Cr(Ⅵ)的陰極還原去除。光照條件下Cr(Ⅵ)的還原去除和PMFC的產(chǎn)電能力都得到了明顯提升。Pd-SiNWs強(qiáng)化MFC去除Cr(Ⅵ)的機(jī)理是:Pd-SiNWs在光照下課為MFC提供外加偏壓,通過光電協(xié)同作用幫助克服Cr(Ⅵ)還原的陰極過電勢(shì),使還原降解更易發(fā)生。
[Abstract]:Microbial fuel cells (MFCs) are devices that convert waste pollutants into electrical energy over electrically produced microbes. This paper focuses on the development and effectiveness evaluation of manganese oxide as cathode catalytic material. The degradation of organic pollutants, azo dyes and heavy metal pollutants (Cr (鈪，

本文編號(hào)：1538294