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微生物燃料电池阳极的制备及其在庆大霉素检测中的研究

发布时间:2019-03-25 11:31
【摘要】:微生物燃料电池是利用微生物将有机的化学能转化成电能的装置,具备构造简单、成本低廉、环境友好等特点。因此,微生物燃料电池作为一种新型的传感器在环境、医药等领域,引起了普遍的关注。由于其传感特性受限于产电性能,因此,如何增强产电性能成为研究微生物燃料电池的关键要素。微生物燃料电池的产电性能主要取决于电子的传递速率,而电子从微生物传递至电极表面的阻力是影响电子传递速率的重要因素。阳极作为微生物燃料电池中直接与产电细菌接触的重要部件,其材料的性质与表面结构直接影响了细菌的吸附量、电子传递效率和氧化反应情况等,决定着微生物燃料电池的产电性能。本文采用层层自组装技术,制备不同纳米结构材料修饰阳极,研究其对微生物燃料电池产电性能的影响。在此基础上,构建基于微生物燃料电池的生物传感器用于抗生素检测。主要研究内容有:1.采用层层自组装技术,在ITO电极表面修饰聚电解质碳纳米管/聚烯丙基胺的盐酸盐,增大了电极的比表面积。实验结果表明,修饰后的电极明显提高了电池的产电性能,微生物燃料电池的电流密度由0.266μA/cm~2提高到3.87μA/cm~2,功率输出密度由4.63 m W/m2增加到5.98m W/m2,能够有效地促进希瓦氏菌电子传递效率。2.采用层层自组装技术,在ITO电极表面修饰了碳纳米管/聚苯胺复合多层膜。研究不同修饰层数对微生物燃料电池产电性能的影响。研究结果表明,基于(CNTs/PANI)12-ITO电极的微生物燃料电池的功率密度比空白ITO电极电池提高了29.1%。3.构建基于(CNTs/PANI)12-ITO电极的微生物燃料电池生物传感器,以E.coli 25922作为传感接收元件,考察传感器对不同浓度庆大霉素的响应情况。研究结果表明,传感器最低检测限为0.25 m M。
[Abstract]:Microbial fuel cell is a device that uses microorganism to convert organic chemical energy into electric energy. It has the characteristics of simple structure, low cost and friendly environment. Therefore, microbial fuel cell as a new sensor in environment, medicine and other fields, has attracted widespread attention. Because its sensing characteristics are limited by the power generation performance, how to enhance the power generation performance has become a key factor in the study of microbial fuel cells. The electricity production performance of microbial fuel cell mainly depends on the electron transfer rate, and the resistance of electron transfer from microorganism to electrode surface is an important factor that affects the electron transfer rate. Anode is an important component in microbial fuel cell which is in direct contact with electricity-producing bacteria. The properties and surface structure of anode directly affect the adsorption capacity, electron transfer efficiency and oxidation reaction of bacteria, and so on. It determines the electricity production performance of microbial fuel cell. In this paper, layer-by-layer self-assembly technique was used to prepare the modified anode with different nanostructured materials, and the effect of the anode on the electricity production performance of microbial fuel cell was studied. On this basis, a biosensor based on microbial fuel cell was constructed for antibiotic detection. The main research contents are as follows: 1. The surface area of polyelectrolyte carbon nanotubes / polyallylamine hydrochloride was modified on the surface of ITO electrode by layer-by-layer self-assembly technique, and the specific surface area of the electrode was increased. The experimental results show that the modified electrode can obviously improve the electrical performance of the cell. The current density of microbial fuel cell is increased from 0.266 渭 A / cm~2 to 3.87 渭 A / cm~2, power output density from 4.63 m W/m2 to 5.98 m W 路m ~ 2, and the current density of microbial fuel cell increases from 0.266 渭 A / mol to 3.87 渭 A / cm~2, power output density. It can effectively promote the electron transfer efficiency of Shiva. 2. Carbon nanotubes / Polyaniline composite multilayer film was modified on the surface of ITO electrode by layer-by-layer self-assembly technique. The effect of different modification layers on the electricity production performance of microbial fuel cell was studied. The results show that the power density of microbial fuel cell based on (CNTs/PANI) 12-ITO electrode is 29.1% higher than that of blank ITO electrode cell. A microbial fuel cell biosensor based on (CNTs/PANI) 12-ITO electrode was constructed. The response of the biosensor to different concentrations of gentamicin was investigated by using E.coli 25922 as the sensor receiving element. The results show that the minimum detection limit of the sensor is 0.25 m 路m ~ (- 1).
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM911.45

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本文编号:2446931


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