發(fā)布時間：2024-02-02 12:15

　　微生物燃料電池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是一種在電化學活性微生物的催化作用下,將可降解底物(有機質)直接轉化為電能的新型生物電化學技術。MFC技術在污染物修復、電解制氫和生物傳感器等領域有廣闊的應用前景。在過去二十年,MFC研究取得了重大進展,功率密度成倍的增加。然而,由于昂貴電極材料和緩慢的微生物動力學特性的限制,MFC陽極性能仍然是制約雙室MFC性能的瓶頸。本文提出采用二硫化鉬納米花(Molybdenum Disulfide,MoS₂)和熱處理方法對不銹鋼纖維氈(Stainless Steel Fiber Felt,SSFF)基底陽極進行修飾,以改善MFC性能和降低電極成本;并采用聚苯胺修飾的SSFF陰極對其應用微生物電解池(Microbial Electrolytic Cells,MEC)性能進行了探究。論文主要開展的工作包括:(1)采用一步水熱法制備二硫化鉬納米花及其修飾MFC陽極性能研究。提出用簡單一步水熱法制備二硫化鉬納米花用于修飾碳布(CC)和SSFF陽極,并對其性能進行了實驗研究。與未修飾CC和SSFF陽極的對比研究表明...

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 生物電化學系統(tǒng)
        1.2.1 微生物燃料電池簡介
        1.2.2 胞外電子傳遞與接種菌群
    1.3 國內外研究
        1.3.1 碳材料陽極
        1.3.2 金屬材料陽極
    1.4 微生物燃料電池的應用
        1.4.1 微生物電解池原理
        1.4.2 微生物電解池研究進展
    1.5 存在問題
    1.6 研究內容
    1.7 本章小結
第2章 實驗與方法
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 反應器設計
        2.2.2 溶液的配制
        2.2.3 電化學活性微生物的馴化
    2.3 主要表征手段
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 電化學測試
        2.3.3 X射線衍射
        2.3.4 BET測試
        2.3.5 X射線光電子能譜
        2.3.6 XPS Peak4.1 軟件
    2.4 主要評價參數
        2.4.1 MFC評價參數
        2.4.2 MEC評價參數
    2.5 主要儀器和實驗設備
    2.6 本章小結
第3章 二硫化鉬納米花修飾MFC陽極的研究
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 二硫化鉬的制備
        3.2.2 電極制備
        3.2.3 MFC運行
        3.2.4 電極表面形貌與化學性質
        3.2.5 測試與分析
    3.3 結果與分析
        3.3.1 電極形貌表征
        3.3.2 電極表面能譜分析
        3.3.3 輸出電壓曲線
        3.3.4 MFC功率密度和極化曲線
        3.3.5 陰極和陽極的極化曲線分析
        3.3.6 電化學阻抗譜分析
        3.3.7 伏安曲線分析
        3.3.8 生物膜形貌分析
    3.4 本章小結
第4章 熱處理不銹鋼纖維氈MFC陽極的研究
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 材料
        4.2.2 電極制備
        4.2.3 MFC運行
        4.2.4 電極表面形貌與化學特性
        4.2.5 測試與分析
    4.3 結果與分析
        4.3.1 電極CV測試分析
        4.3.2 電極形貌表征
        4.3.3 X射線光電子能譜分析
        4.3.4 輸出電壓曲線
        4.3.5 MFC功率密度和極化曲線
        4.3.6 陰極和陽極的極化曲線分析
        4.3.7 電化學阻抗譜分析
        4.3.8 伏安曲線分析
    4.4 本章小結
第5章 聚苯胺修飾不銹鋼纖維氈MEC陰極的研究
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 電極制備
        5.2.2 微生物電解池的運行
        5.2.3 電極表征及運行性能測試
    5.3 結果與分析
        5.3.1 循環(huán)伏安法制備PANI修飾電極
        5.3.2 PANI修飾電極的形貌表征
        5.3.3 聚合圈數對修飾電極的影響
        5.3.4 修飾陰極的線性伏安特性
        5.3.5 電流密度和產氫量
        5.3.6 COD去除率和產氫速率
    5.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士期間所發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3892645