水污染問題已經(jīng)成為當前環(huán)境治理的重點。而當前應用的污水處理方法均有耗能高、二次污染等諸多問題,且難以將廢水中的化學能加以利用,造成了資源浪費。因此,開發(fā)高效的污染物降解方法并達到廢水資源化的目的是應對時下的環(huán)境污染和能源短缺問題的重要途徑。本文設計合成了具有可見光響應的光陽極和光陰極,且依據(jù)費米能級相匹配原理,組裝光催化燃料電池體系。首先采用陽極氧化法制備出具有納米管陣列(TiO₂ NT)結構的二氧化鈦,在此基礎上,電沉積可見光響應的窄禁帶n型半導體BiVO₄作為光陽極;電沉積可見光響應的p型半導體Cu₂O作為光陰極,成功構建了BiVO₄/TiO₂NT-Cu₂O/TiO₂ NT雙電極光催化燃料電池體系。不僅可以有效降解有機物,還可以利用污染物中的潛在的化學能。具體研究結果如下:BiVO₄/TiO₂ NT光陽極和Cu₂O/TiO₂ NT光陰極的制備均...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 燃料電池技術簡介
        1.1.1 微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)技術
        1.1.2 光催化燃料電池(Photocatalytic Fuel Cell,PFC)技術
    1.2 光催化燃料電池(Photocatalytic Fuel Cell,PFC)技術研究進展
        1.2.1 PFC原理
        1.2.2 PFC光陽極材料的研究與選擇
        1.2.3 PFC光陰極材料的研究與選擇
    1.3 本文的研究目標和內(nèi)容
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 研究目標
        1.3.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術路線
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 主要藥品與試劑
        2.1.2 主要儀器與設備
    2.2 TiO₂ NT納米陣列結構光催化材料的制備
        2.2.1 樣品預處理
        2.2.2 TiO₂ NT納米陣列結構的制備
    2.3 BiVO₄/TiO₂ NT光陽極材料的制備
        2.3.1 BiOI電極的電沉積
        2.3.2 BiVO₄電極的合成
    2.4 Cu2O/TiO₂ NT光陰極材料的制備
    2.5 光電極表征
    2.6 光電極電化學測試實驗
    2.7 PFC產(chǎn)電測試與光催化降解實驗
    2.8 光催化降解效率的測定
第三章 光催化燃料電池電極的表征與電化學測試
    3.1 TiO₂ NT的表征
        3.1.1 SEM分析
        3.1.2 XRD分析
        3.1.3 UV-vis DRS分析
    3.2 BiVO₄/TiO₂ NT光陽極的表征與電化學測試
        3.2.1 SEM分析
        3.2.2 光電流密度與光生電勢測試
        3.2.3 交流阻抗譜(EIS)測試
        3.2.4 莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲線
        3.2.5 XRD分析
        3.2.6 XPS分析
        3.2.7 UV-vis DRS分析
    3.3 Cu2O/TiO₂ NT光陰極的表征與電化學測試
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 光電流密度與開路電勢測試
        3.3.3 交流阻抗譜(EIS)測試
        3.3.4 莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲線
        3.3.5 XRD分析
        3.3.6 XPS分析
        3.3.7 UV-vis DRS分析
    3.4 本章小結
第四章 光催化燃料電池體系的建立及性能測試
    4.1 目標污染物的選擇
    4.2 降解對氯苯酚與發(fā)電性能
        4.2.1 PFC外接阻值的選定
        4.2.2 不同電極體系PFC對對氯苯酚的降解與產(chǎn)電
    4.3 降解諾氟沙星與發(fā)電性能
    4.4 降解鹽酸四環(huán)素與發(fā)電性能
    4.5 PFC穩(wěn)定性研究
    4.6 PFC降解機理
    4.7 本章小結
第五章 結論與建議
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
在學期間公開發(fā)表論文及著作情況
致謝



本文編號：3881737