發(fā)布時(shí)間：2017-04-06 16:15

  本文關(guān)鍵詞：基于Er-Al共摻雜ZnO光催化燃料電池的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：污水回用技術(shù)是一項(xiàng)可以解決水資源短缺問題,實(shí)現(xiàn)資源回收利用的有效措施。對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理并回用,將解決一部分水資源短缺的問題,具有深遠(yuǎn)的意義。本文基于光催化燃料電池技術(shù),在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度凈化的同時(shí),將污水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)了能源的回收和利用。本文采用Er-Al共摻雜納米ZnO作為光催化材料,具有制備方法簡(jiǎn)單,制備條件限制少的優(yōu)點(diǎn)。利用光催化技術(shù)來深度凈化二級(jí)出水,既可以將污水中生物法不能去出的難降解有機(jī)物加以去除,又具有反應(yīng)周期短,快速高效、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。由于本文所采用光催化材料為兩種元素共摻雜體系,為確定最佳摻雜比例,本文先后對(duì)五種不同Er的摻雜比例以及五種Al摻雜比例進(jìn)行對(duì)比探究,利用粉末材料在可見光條件下對(duì)甲基橙降解效果的對(duì)比來得出Er-Al兩種元素的最佳摻雜比例。最終得出當(dāng)Er與Zn原子比為1.5%,Al與Zn原子比為5%時(shí),材料對(duì)甲基橙的降解效果最好,因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)中材料的制備均采用此比例。對(duì)上述材料進(jìn)行了SEM、XRD、XPS、DRS分析,探究了材料的形貌結(jié)構(gòu),晶體晶型,表面化學(xué)鍵,光吸收性能等性質(zhì)�；谏鲜鎏骄克米罴褤诫s比例,制備出Er-Al共摻雜ZnO粉末材料,電極材料通過將事先制備好的粉末材料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布于FTO表面,再經(jīng)過不同溫度煅燒制得。將四種不同溫度煅燒的材料應(yīng)用于PFC體系中,探究各體系對(duì)二級(jí)出水COD、TOC降解情況并分析了各體系的電化學(xué)性能。最終得出經(jīng)500℃煅燒的材料所組成的體系對(duì)二級(jí)出水降解效果最優(yōu)。選取500℃煅燒材料進(jìn)行XPS、XRD以及SEM分析,對(duì)材料晶體晶型、表面結(jié)構(gòu)及表面化學(xué)鍵進(jìn)行分析。最終探究了500℃煅燒的電極材料所組成的PFC體系對(duì)二級(jí)出水中菌總數(shù)以及大腸桿菌的滅活情況,結(jié)果表明經(jīng)270 min大腸桿菌滅活率可達(dá)96.8%。經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)分析可以得出,本文所構(gòu)建的基于Er-Al共摻雜ZnO的光催化燃料電池體系在對(duì)二級(jí)出水中有機(jī)物進(jìn)行降解的同時(shí),也能同步達(dá)到殺菌的作用,并且可以產(chǎn)生一定的外電流,研究成果為二級(jí)出水的凈化以及燃料電池技術(shù)應(yīng)用在污水處理領(lǐng)域具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：二級(jí)出水 Er-Al共摻雜 氧化鋅 光催化燃料電池
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 Zn O光催化研究概況10-13
• 1.2.1 Zn O的結(jié)構(gòu)與特性10-11
• 1.2.2 Zn O半導(dǎo)體光催化原理11-12
• 1.2.3 基于可見光響應(yīng)的Zn O修飾12-13
• 1.3 污水廠二級(jí)出水研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 國內(nèi)外污水回用現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 二級(jí)出水水質(zhì)特點(diǎn)14
• 1.3.3 二級(jí)出水深度處理技術(shù)14-16
• 1.4 光催化燃料電池的研究背景及現(xiàn)狀16-18
• 1.5 研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料和方法19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與材料19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器19
• 2.1.3 二級(jí)出水的采集與儲(chǔ)存19-20
• 2.2 Er-Al共摻雜Zn O粉體的制備20
• 2.3 Er-Al共摻雜Zn O光電極的制備20
• 2.4 光催化燃料電池實(shí)驗(yàn)裝置20-21
• 2.5 主要表征分析儀器及測(cè)試條件21-22
• 2.5.1 掃描電子顯微鏡及能譜分析（SEM-EDX）21-22
• 2.5.2 X射線衍射分析（XRD）22
• 2.5.3 紫外-可見漫反射光譜分析（UV-Vis DRS）22
• 2.5.4 X-射線光電子能譜（XPS）22
• 2.5.5 甲基橙濃度測(cè)定22
• 2.6 二級(jí)出水水質(zhì)測(cè)定22-23
• 2.6.1 化學(xué)需氧量分析（COD）22-23
• 2.6.2 總有機(jī)碳分析（TOC）23
• 2.6.3 三維熒光光譜（EEM）23
• 2.7 電化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定23-25
• 2.7.1 線性掃描曲線測(cè)定23
• 2.7.2 開路電壓測(cè)定23-25
• 第3章 Er-Al共摻雜Zn O光電極的制備優(yōu)化與表征25-36
• 3.1 粉末Er-Al共摻雜Zn O25-32
• 3.1.1 粉末Er-Al共摻雜Zn O摻雜比例的優(yōu)化25-27
• 3.1.2 SEM27-28
• 3.1.3 XRD28-29
• 3.1.4 DRS29-30
• 3.1.5 XPS30-32
• 3.2 Er-Al共摻雜Zn O光電極32-36
• 3.2.1 SEM32-33
• 3.2.2 XRD33
• 3.2.3 DRS33-34
• 3.2.4 XPS34-36
• 第4章 光催化燃料電池體系（PFC）降解性能研究36-45
• 4.1 PFC對(duì)二級(jí)出水中污染物的去除36-40
• 4.1.1 TOC與COD去除36-37
• 4.1.2 三維熒光光譜（EEM）分析37-40
• 4.2 PFC反應(yīng)體系對(duì)大腸桿菌去除狀況40-41
• 4.2.1 PFC反應(yīng)體系對(duì)二級(jí)出水中大腸桿菌情況40-41
• 4.2.2 PFC體系處理二級(jí)出水中菌總數(shù)變化情況41
• 4.3 PFC電化學(xué)性能41-44
• 4.4 PFC 處理二級(jí)出水機(jī)理分析44-45
• 第5章 結(jié)論與建議45-47
• 5.1 主要結(jié)論45-46
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)46
• 5.3 研究展望46-47
• 參考文獻(xiàn)47-52
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況52-53
• 致謝53

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 肖信;張偉德;;碳納米管/半導(dǎo)體復(fù)合材料光催化研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2011年04期

2 周軍,王佳偉,應(yīng)啟鋒,王洪臣;城市污水再生利用現(xiàn)狀分析[J];給水排水;2004年02期

3 楊魯豫,王琳,王寶貞;我國水資源污染治理的技術(shù)策略[J];給水排水;2001年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫英戰(zhàn);污水處理中電吸附設(shè)備脫鹽性能的影響因素及控制研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

2 蓋云;生物分子三維熒光研究[D];浙江大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于Er-Al共摻雜ZnO光催化燃料電池的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：289216