PVDF-g-PSSA/SiO 2 -SO 3 H复合质子交换膜的制备及在微生物燃料电池中的应用研究
发布时间：2024-04-24 05:07
近年来微生物燃料电池(MFC)备受关注,寻求廉洁高效,抗污染性能好的微生物燃料电池质子交换膜是研究热点。本文自制了磺化SiO2纳米颗粒并将不同量的SiO2-SO3H颗粒掺杂PVDF-g-PSSA均聚物共混成膜,再将不同添加量的SiO2-SO3H复合膜、SiO2复合膜、PVDF-g-PSSA膜的亲水性能、质子传导率等综合性能进行对比,优选出最佳添加量的膜。使用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描式电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对SiO2-SO3H复合膜、Si O2复合膜、PVDF-g-PSSA膜的官能团结构、表层形貌和晶型构造等进行表征;利用QCM-D考察三种膜在超纯水和50mMPBS溶液中对蛋白质的吸附行为,同时测定两种溶液中BSA及膜的表面ZETA电位以探求膜的抗污染性能。最后将优选的SiO2-SO3H复合膜、SiO2
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池
1.2.1 微生物燃料电池简介
1.2.2 微生物燃料电池的发展
1.2.3 微生物燃料电池的分类
1.3 质子交换膜技术
1.3.1 质子交换膜简介
1.3.2 质子交换膜的质子传递机理
1.3.3 质子交换膜的分类
1.3.4 无机粒子改性质子交换膜
1.4 质子交换膜膜污染问题
1.4.1 质子交换膜膜污染原因及影响
1.4.2 改性质子交换膜抗污染性研究进展
1.5 耗散型石英微天平(QCM-D)技术
1.5.1 QCM-D技术的研究进展
1.5.2 QCM-D在膜污染研究的应用
1.6 本课题研究意义及内容
1.6.1 研究意义
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
2 实验材料及方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 实验方法
2.2.1 磺化SiO2的制备
2.2.2 质子交换膜的制备
2.2.3 QCM-D膜样品制备
2.2.4 PBS缓冲液制备
2.3 测试分析
2.3.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析
2.3.2 XPS分析
2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.3.4 X射线衍射仪(XRD)分析
2.3.5 含水率测试
2.3.6 溶胀率测试
2.3.7 接触角测定
2.3.8 离子交换容量(IEC)测定
2.3.9 质子传导率测试
2.3.10 膜抗污染性能测试
2.3.11 力学性能测试
2.3.12 电流密度的测定
2.3.13 极化曲线的测定
2.3.14 功率密度的测定
2.3.15 COD去除率和库伦效率测定
3.磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的主要性能研究
3.1 磺化无机颗粒结构分析
3.1.1 颗粒红外分析
3.1.2 颗粒XPS分析
3.2 不同改性膜的综合性能分析
3.2.1 亲水性能分析
3.2.2 质子传导率和离子交换容量分析
3.2.3 膜的力学性能分析
3.2.4 小结
3.3 质子交换膜结构分析
3.3.1 膜红外光谱分析
3.3.2 SEM分析
3.4 本章小结
4 磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能及其在MFC中的应用
4.1 磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能研究
4.1.1 膜表面及BSA的ZETA电位测定
4.1.2 QCM-D研究膜表面吸附行为
4.2 改性膜用于微生物燃料电池的性能
4.2.1 微生物燃料电池的组成
4.2.2 MFC的接种与运行
4.2.3 MFC的功率密度和极化曲线对比
4.2.4 MFC的COD去除率和CE对比
4.3 本章小结
5 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议与展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表的论文
本文编号：3963279
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 微生物燃料电池
1.2.1 微生物燃料电池简介
1.2.2 微生物燃料电池的发展
1.2.3 微生物燃料电池的分类
1.3 质子交换膜技术
1.3.1 质子交换膜简介
1.3.2 质子交换膜的质子传递机理
1.3.3 质子交换膜的分类
1.3.4 无机粒子改性质子交换膜
1.4 质子交换膜膜污染问题
1.4.1 质子交换膜膜污染原因及影响
1.4.2 改性质子交换膜抗污染性研究进展
1.5 耗散型石英微天平(QCM-D)技术
1.5.1 QCM-D技术的研究进展
1.5.2 QCM-D在膜污染研究的应用
1.6 本课题研究意义及内容
1.6.1 研究意义
1.6.2 研究内容
1.6.3 技术路线
2 实验材料及方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 实验方法
2.2.1 磺化SiO2的制备
2.2.2 质子交换膜的制备
2.2.3 QCM-D膜样品制备
2.2.4 PBS缓冲液制备
2.3 测试分析
2.3.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析
2.3.2 XPS分析
2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.3.4 X射线衍射仪(XRD)分析
2.3.5 含水率测试
2.3.6 溶胀率测试
2.3.7 接触角测定
2.3.8 离子交换容量(IEC)测定
2.3.9 质子传导率测试
2.3.10 膜抗污染性能测试
2.3.11 力学性能测试
2.3.12 电流密度的测定
2.3.13 极化曲线的测定
2.3.14 功率密度的测定
2.3.15 COD去除率和库伦效率测定
3.磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的主要性能研究
3.1 磺化无机颗粒结构分析
3.1.1 颗粒红外分析
3.1.2 颗粒XPS分析
3.2 不同改性膜的综合性能分析
3.2.1 亲水性能分析
3.2.2 质子传导率和离子交换容量分析
3.2.3 膜的力学性能分析
3.2.4 小结
3.3 质子交换膜结构分析
3.3.1 膜红外光谱分析
3.3.2 SEM分析
3.4 本章小结
4 磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能及其在MFC中的应用
4.1 磺化SiO2改性PVDF-g-PSSA膜的抗污染性能研究
4.1.1 膜表面及BSA的ZETA电位测定
4.1.2 QCM-D研究膜表面吸附行为
4.2 改性膜用于微生物燃料电池的性能
4.2.1 微生物燃料电池的组成
4.2.2 MFC的接种与运行
4.2.3 MFC的功率密度和极化曲线对比
4.2.4 MFC的COD去除率和CE对比
4.3 本章小结
5 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议与展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表的论文
本文编号：3963279
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3963279.html
教材专著
