微生物燃料电池阴极氧还原及污染物脱毒

发布时间：2018-02-26 13:46

  本文关键词： 微生物燃料电池 MnO_2纳米片 硅纳米线 光阴极 光电协同作用　出处：《中国科学技术大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是以产电微生物为催化剂,将废弃污染物转化为电能的装置,是一种具有较好前景的环境污染控制新技术。本文工作围绕锰氧化物作为阴极催化材料的开发和效能评估、新型光电生物耦合燃料电池(Photoelectrical Microbial Fuel Cell,PMFC)通过光电协同作用对有机污染物偶氮染料和重金属污染物Cr(Ⅵ)的降解、影响因素和去除机制探讨展开,主要研究内容如下:1.以氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)为模板制备了新型的层状MnO2纳米片,并利用电化学方法对其电化学性能进行测试。实验结果显示出该材料具有较好的催化氧气还原效率,在催化氧气还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)时,电子传递数约为3.4,表明该材料对ORR的催化过程是通过2电子和4电子同时完成的。2.利用化学腐蚀法制备出了硅纳米线(silicon nanowires,SiNWs)电极,再用化学沉积法将Pd纳米颗粒沉积到其表面,形成钯负载硅纳米线(palladium silicon nanowires,Pd-SiNWs)电极,并利用该电极为阴极搭建了PMFC系统,实现了甲基橙(Methyl Orange,MO)在阴极的有效光还原。结果显示,光照下Pd-SiNWs电极对MO的还原去除能力和PMFC的外电路产电能力均有所提升。在光照条件下,阴极溶液pH为1时,36小时内MO降解率为85%。3.利用电化学沉积法制备出了 Pd-SiNWs电极并将其作为PMFC的光阴极实现对Cr(Ⅵ)的阴极还原去除。光照条件下Cr(Ⅵ)的还原去除和PMFC的产电能力都得到了明显提升。Pd-SiNWs强化MFC去除Cr(Ⅵ)的机理是:Pd-SiNWs在光照下课为MFC提供外加偏压,通过光电协同作用帮助克服Cr(Ⅵ)还原的阴极过电势,使还原降解更易发生。
[Abstract]:Microbial fuel cells (MFCs) are devices that convert waste pollutants into electrical energy over electrically produced microbes. This paper focuses on the development and effectiveness evaluation of manganese oxide as cathode catalytic material. The degradation of organic pollutants, azo dyes and heavy metal pollutants (Cr (鈪，

本文编号：1538294