微生物燃料電池（MFC）能夠?qū)⒂袡C物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,是集產(chǎn)能與環(huán)保為一體的新型能量轉(zhuǎn)換裝置。空氣陰極以O(shè)2為電子受體,氧化還原電位高。但是,陰極氧還原反應(yīng)（ORR）速率緩慢,需要用催化劑提高其反應(yīng)速率并降低陰極過電勢。傳統(tǒng)的已知最高效的Pt基催化劑成本高、資源匱乏且易中毒。因此,亟需發(fā)展高效、成本低廉的ORR催化劑替代貴金屬Pt。金屬有機骨架化合物（MOF）Cu-bipy-BTC在中性電解液中具有優(yōu)異的ORR催化性能,若能克服Cu-bipy-BTC導(dǎo)電性差,則可望用于修飾陰極,實現(xiàn)高效快速的ORR反應(yīng)。鑒于此,本文擬采取煅燒法改善Cu-bipy-BTC的導(dǎo)電性同時保留/提高其氧還原催化活性,從而提高陰極性能,提升MFC產(chǎn)電性能。采用水熱法制備了前驅(qū)體Cu-bipy-BTC,采用N2保護(hù)下高溫煅燒制備了Cu-bipy-BTC 衍生碳基催化劑 MOF-T（T = 600、700、800、900℃）。SEM、XRD、FTIR表征結(jié)果表明,MOF-T的晶體結(jié)構(gòu)相似,為Cu、N摻雜的多孔碳材料。高分辨率Nls譜圖表明,Cu-bipy-BTC只有吡咯氮一種形態(tài)的氮,而MOF-T含有吡啶氮... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微生物燃料電池(MFC)非鉑陰極催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.1 非鉑陰極催化劑研究現(xiàn)狀
        1.2.2 非鉑陰極催化劑研究存在的問題及發(fā)展方向
    1.3 金屬有機骨架化合物(MOFs)概述
        1.3.1 MOFs的特點與分類
        1.3.2 MOFs在氧還原(ORR)催化中的作用
    1.4 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料修飾陰極MFC的研究構(gòu)思
    1.5 研究目的及研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第二章 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的制備與物化性質(zhì)
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 試劑與儀器
        2.2.2 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的合成方法
        2.2.3 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的表征方法
    2.3 緒果與討論
        2.3.1 X射線衍射光譜分析
        2.3.2 傅里葉變換紅外光譜分析
        2.3.3 掃描電子顯微鏡觀察
        2.3.4 透射電子顯微鏡觀察
        2.3.5 X射線光電子譜分析
        2.3.6 氮氣等溫吸脫附曲線分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的氧還原催化性能與機理
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 試劑與儀器
        3.2.2 電極的制作方法
        3.2.3 氧還原催化性能測試方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的氧還原催化性能
        3.3.2 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料的氧還原催化機理
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料修飾陰極MFC的產(chǎn)電性能
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 陰極制作方法
        4.2.2 陰極形貌表征方法
        4.2.3 MFC裝置的啟動運行方法
        4.2.4 電化學(xué)測試方法
        4.2.5 數(shù)據(jù)處理方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Cu-bipy-BTC銜生碳基材料修飾陰極的氧還原催化性能
        4.3.2 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料修飾陰極MFC的產(chǎn)電性能
        4.3.3 Cu-bipy-BTC衍生碳基材料改善MFC產(chǎn)電性能的機理
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]城市生活污水處理廠能耗分析與節(jié)能措施[J]. 徐映銓.  低碳世界. 2018(02)
[2]淺談污水處理廠節(jié)能減排實現(xiàn)的途徑[J]. 孫鈞.  資源節(jié)約與環(huán)保. 2016(02)
[3]M-N-C陰極催化劑的制備及其在微生物燃料電池中的應(yīng)用[J]. 白立俊,王許云,何海波,郭慶杰.  化工學(xué)報. 2014(04)
[4]二氧化鉛陰極單室微生物燃料電池處理有機廢水研究[J]. 汪家權(quán),李晨,譚茜.  水處理技術(shù). 2009(09)



本文編號：3329976