隨著能經(jīng)濟的迅速發(fā)展,對能源的需求和消耗日益加劇,使得尋找可再生能源的任務迫在眉睫。微生物燃料電池（Microbial fuel cells）由于其可通過微生物的自身代謝作用把廢水中所含的有機廢物轉(zhuǎn)化為電能的同時還可以進行污水處理,受到了人們的廣泛關注。但是,目前微生物燃料電池存在著許多限制性問題如輸出電壓,功率密度較低以及陰極催化劑成本較高限制了微生物燃料電池的大規(guī)模和商業(yè)化的應用。本文章從降低陰極催化劑成本和提高催化劑催化活性的角度出發(fā),對二氧化鈰進行改性并通過引入不同的碳基底來提高微生物燃料電池的產(chǎn)電性能。通過采用X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、比表面積（BET）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等表征手段對制備材料的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)進行了詳細的分析。通過循環(huán)伏安（CV）和線性掃描伏安法（LSV）等電化學測試對其進行了催化活性的分析。此外,還通過旋轉(zhuǎn)圓盤電極（RDE）測試并根據(jù)Koutecky–Levich方程計算出氧還原過程中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)（n）。利用膨脹石墨,尿素,硝酸鈰和硫酸銅分別作為碳源,鈰源和銅源,將通過無溶劑混合法制備的金屬氧化物復合... 

【文章來源】：黑龍江大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池
        1.2.1 微生物燃料電池基本原理
        1.2.2 微生物燃料電池的構(gòu)型
        1.2.3 細菌電子轉(zhuǎn)移機制
        1.2.4 影響微生物燃料電池的電壓因素
        1.2.5 微生物燃料電池的性能參數(shù)和評價指標
        1.2.6 微生物燃料電池的發(fā)展歷史
        1.2.7 微生物燃料電池的研究進展
        1.2.8 微生物燃料電池的應用前景
    1.3 微生燃料電池的陰極催化劑的研究進展
        1.3.1 鉑基催化劑
        1.3.2 無金屬催化劑
        1.3.3 金屬氧化物
        1.3.4 金屬硫化物
    1.4 本課題的研究意義與內(nèi)容
        1.4.1 本課題的研究意義
        1.4.2 本課題研究主要內(nèi)容
第二章 實驗材料及表征方法
    2.1 實驗試劑和實驗儀器
        2.1.1 實驗試劑和實驗材料
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料表征方法及原理
        2.2.1 X射線粉末衍射(XRD)
        2.2.2 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.3 比表面積(BET)
        2.2.4 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.5 透射電子顯微鏡(TEM)
    2.3 電化學測試方法
        2.3.1 數(shù)據(jù)采集與計算
        2.3.2 功率密度和極化曲線的測試
        2.3.3 庫倫效率和COD測試
        2.3.4 線性掃描伏安測試(LSV)
        2.3.5 旋轉(zhuǎn)圓盤電極測試(RDE)
第三章 二氧化鈰-氧化銅/膨脹石墨復合材料作為單室微生物燃料電池陰極性能的研究
    3.1 引言
    3.2 二氧化鈰-氧化銅/膨脹石墨(CeO_2-CuO/EG)復合材料
        3.2.1 CeO_2-CuO/EG的制備
        3.2.2 CeO_2與CeO_2-CuO/EG樣品的物相組成分析
        3.2.3 CeO_2與CeO_2-CuO/EG的比表面積和孔徑分布分析
        3.2.4 CeO_2與CeO_2-CuO/EG形貌分析
        3.2.5 CeO_2與CeO_2-CuO/EG的電化學活性分析
        3.2.6 CeO_2與CeO_2-CuO/EG作為MFCs陰極性能的比較
        3.2.7 CeO_2與CeO_2-CuO/EG的氧還原路徑分析
    3.3 本章小節(jié)
第4章 氮、硫共摻雜鈰物種/碳基復合材料作為單室微生物燃料電池陰極的性能研究
    4.1 引言
    4.2 氮、硫共摻雜鈰物種/碳基復合材料(Ce-species/NSC)
        4.2.1 Ce-species/NSC的制備
        4.2.2 Ce-species/NSC樣品的組成
        4.2.3 Ce-species/NSC的元素組成
        4.2.4 Ce-species/NSC樣品的比表面積及孔徑分布
        4.2.5 Ce-species/NSC的微觀形貌
        4.2.6 Ce-species/NSC復合體催化性能的比較
        4.2.7 Ce-species/NSC復合材料為陰極的MFCs的性能表現(xiàn)
        4.2.8 Ce-species/NSCs中的主要活性成分分析
        4.2.9 Ce2O_2S/NSC-950的結(jié)構(gòu)和氧還原路徑
    4.3 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3284223