水污染問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境治理的重點(diǎn)。而當(dāng)前應(yīng)用的污水處理方法均有耗能高、二次污染等諸多問(wèn)題,且難以將廢水中的化學(xué)能加以利用,造成了資源浪費(fèi)。因此,開(kāi)發(fā)高效的污染物降解方法并達(dá)到廢水資源化的目的是應(yīng)對(duì)時(shí)下的環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題的重要途徑。本文設(shè)計(jì)合成了具有可見(jiàn)光響應(yīng)的光陽(yáng)極和光陰極,且依據(jù)費(fèi)米能級(jí)相匹配原理,組裝光催化燃料電池體系。首先采用陽(yáng)極氧化法制備出具有納米管陣列(TiO₂ NT)結(jié)構(gòu)的二氧化鈦,在此基礎(chǔ)上,電沉積可見(jiàn)光響應(yīng)的窄禁帶n型半導(dǎo)體BiVO₄作為光陽(yáng)極;電沉積可見(jiàn)光響應(yīng)的p型半導(dǎo)體Cu₂O作為光陰極,成功構(gòu)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(jī)物,還可以利用污染物中的潛在的化學(xué)能。具體研究結(jié)果如下:BiVO₄/TiO₂ NT光陽(yáng)極和Cu₂O/TiO₂ NT光陰極的制備均...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 燃料電池技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.1.1 微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)技術(shù)
        1.1.2 光催化燃料電池(Photocatalytic Fuel Cell,PFC)技術(shù)
    1.2 光催化燃料電池(Photocatalytic Fuel Cell,PFC)技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 PFC原理
        1.2.2 PFC光陽(yáng)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(biāo)和內(nèi)容
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 研究目標(biāo)
        1.3.3 研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.1.1 主要藥品與試劑
        2.1.2 主要儀器與設(shè)備
    2.2 TiO₂ NT納米陣列結(jié)構(gòu)光催化材料的制備
        2.2.1 樣品預(yù)處理
        2.2.2 TiO₂ NT納米陣列結(jié)構(gòu)的制備
    2.3 BiVO₄/TiO₂ NT光陽(yáng)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(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    2.7 PFC產(chǎn)電測(cè)試與光催化降解實(shí)驗(yàn)
    2.8 光催化降解效率的測(cè)定
第三章 光催化燃料電池電極的表征與電化學(xué)測(cè)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(yáng)極的表征與電化學(xué)測(cè)試
        3.2.1 SEM分析
        3.2.2 光電流密度與光生電勢(shì)測(cè)試
        3.2.3 交流阻抗譜(EIS)測(cè)試
        3.2.4 莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲線(xiàn)
        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(xué)測(cè)試
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 光電流密度與開(kāi)路電勢(shì)測(cè)試
        3.3.3 交流阻抗譜(EIS)測(cè)試
        3.3.4 莫特-肖特基(Mott-Schottky)曲線(xiàn)
        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(jié)
第四章 光催化燃料電池體系的建立及性能測(cè)試
    4.1 目標(biāo)污染物的選擇
    4.2 降解對(duì)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(duì)對(duì)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(jī)理
    4.7 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間公開(kāi)發(fā)表論文及著作情況
致謝



本文編號(hào)：3881737