钴/硫化钴/碳复合物微生物燃料电池阴极性能的研究
发布时间：2023-04-08 00:57
随着能源消耗的加剧,以及环境问题的日益突出,微生物燃料电池(Microbial fuel cells)由于其能够利用微生物的催化作用将废水中的有机物转化为电能,并且能够同时达到污水处理的目的越来越受到人们的关注。但是微生物燃料电池也存在着输出电压不高,功率密度较低,阴极催化剂成本较高等问题,因此阻碍了微生物燃料电池进一步的大规模应用。阴极催化剂的氧还原活性是限制空气阴极微生物燃料电池的最主要因素之一,因此,针对阴极所存在的问题,本文先后制备了两种阴极催化剂,通过采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等物理和化学表征测试手段对材料的物理化学性质进行了表征。还有通过循环伏安(CV)和线性扫描伏安法(LSV)和旋转圆盘电极(RDE)测试,利用Koutecky–Levich方程计算出氧还原过程中的电子转移数。利用聚苯胺和硝酸钴分别作为碳源(氮源)和钴源制备了氮掺杂的Co/Co9S8/部分石墨化碳(Co/Co9S8/NPGC)催化剂。Co/Co9S8/NPGC的结构与活性的关系通过调节不同的焙烧温度,研究不同...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池
1.2.1 微生物燃料电池基本原理
1.2.2 细菌电子转移机制
1.2.3 微生物燃料电池的构型
1.2.4 影响微生物燃料电池的电压因素
1.2.5 微生物燃料电池的性能参数和评价方法
1.2.6 微生物燃料电池的发展历史
1.2.7 微生物燃料电池的研究进展
1.2.8 微生物燃料电池的应用前景
1.3 微生物燃料电池阴极催化剂的研究进展
1.3.1 铂基催化剂
1.3.2 碳基催化剂
1.3.3 过渡金属硫化物
1.3.4 金属氧化物
1.4 本课题的研究意义与内容
1.4.1 本课题的研究意义
1.4.2 本课题研究主要内容
第二章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂和实验仪器
2.1.1 实验试剂和实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法及原理
2.2.1 X射线粉末衍射(XRD)
2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.3 比表面积(BET)
2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3 电化学测试方法
2.3.1 数据采集与计算
2.3.2 功率密度和极化曲线的测试
2.3.3 库伦效率和COD测试
2.3.4 线性扫描伏安测试(LSV)
第三章 钴/硫化钴/碳基复合材料作为单室微生物燃料电池阴极的性能研究
3.1 引言
3.2 钴/硫化钴/碳基复合材料(Co/Co9S8/NPGC)
3.2.1 Co/Co9S8/NPGC的制备
3.2.2 (Co)/Co9S8/NPGC样品的组成
3.2.3 (Co)/Co9S8/NPGC的表面形貌
3.2.4 (Co)/Co9S8/NPGC的元素组成
3.2.5 (Co)/Co9S8/NPGC复合体催化性能的比较
3.2.6 (Co)/Co9S8/NPGC复合材料为阴极的MFCs的性能表现
3.2.7 (Co)/Co9S8/NPGC中的主要活性成分分析
3.2.8 Co/Co9S8/NPGC-x (x=800和 900)的结构和氧还原路径
3.3 本章小节
第四章 KOH调控的Co/PGC氮掺杂碳复合体的制备及其性能研究
4.1 引言
4.2 不同温度的KOH调控的Co/PGC复合材料
4.2.1 Co/PGC-x(X=600,700,800,900,1000)的制备
4.2.2 Co/PGC样品的物相组成分析
4.2.3 Co/PGC的比表面积和孔径分布分析
4.2.4 Co/PGC形貌分析
4.2.5 Co/PGC的电化学活性分析
4.2.6 Co/PGC作为MFCs阴极性能的比较
4.3 本章小节
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3785676
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池
1.2.1 微生物燃料电池基本原理
1.2.2 细菌电子转移机制
1.2.3 微生物燃料电池的构型
1.2.4 影响微生物燃料电池的电压因素
1.2.5 微生物燃料电池的性能参数和评价方法
1.2.6 微生物燃料电池的发展历史
1.2.7 微生物燃料电池的研究进展
1.2.8 微生物燃料电池的应用前景
1.3 微生物燃料电池阴极催化剂的研究进展
1.3.1 铂基催化剂
1.3.2 碳基催化剂
1.3.3 过渡金属硫化物
1.3.4 金属氧化物
1.4 本课题的研究意义与内容
1.4.1 本课题的研究意义
1.4.2 本课题研究主要内容
第二章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂和实验仪器
2.1.1 实验试剂和实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法及原理
2.2.1 X射线粉末衍射(XRD)
2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.3 比表面积(BET)
2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3 电化学测试方法
2.3.1 数据采集与计算
2.3.2 功率密度和极化曲线的测试
2.3.3 库伦效率和COD测试
2.3.4 线性扫描伏安测试(LSV)
第三章 钴/硫化钴/碳基复合材料作为单室微生物燃料电池阴极的性能研究
3.1 引言
3.2 钴/硫化钴/碳基复合材料(Co/Co9S8/NPGC)
3.2.1 Co/Co9S8/NPGC的制备
3.2.2 (Co)/Co9S8/NPGC样品的组成
3.2.3 (Co)/Co9S8/NPGC的表面形貌
3.2.4 (Co)/Co9S8/NPGC的元素组成
3.2.5 (Co)/Co9S8/NPGC复合体催化性能的比较
3.2.6 (Co)/Co9S8/NPGC复合材料为阴极的MFCs的性能表现
3.2.7 (Co)/Co9S8/NPGC中的主要活性成分分析
3.2.8 Co/Co9S8/NPGC-x (x=800和 900)的结构和氧还原路径
3.3 本章小节
第四章 KOH调控的Co/PGC氮掺杂碳复合体的制备及其性能研究
4.1 引言
4.2 不同温度的KOH调控的Co/PGC复合材料
4.2.1 Co/PGC-x(X=600,700,800,900,1000)的制备
4.2.2 Co/PGC样品的物相组成分析
4.2.3 Co/PGC的比表面积和孔径分布分析
4.2.4 Co/PGC形貌分析
4.2.5 Co/PGC的电化学活性分析
4.2.6 Co/PGC作为MFCs阴极性能的比较
4.3 本章小节
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3785676
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3785676.html
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