金属氧化物修饰微生物燃料电池阳极材料的研究
发布时间：2021-07-10 10:59
能源是人类生存与经济发展的物质基础,按照现有的能源结构,人类面临严重的能源危机。经济的飞速发展和工业生产的加快使得环境污染问题日渐突出,其中水污染问题不断威胁着人类的生存。随着能源危机与水污染问题的加剧,污水资源化利用是一种解决用水紧张和开发可再生能源的新途径。微生物燃料电池（MFC）可以利用微生物降解废水中的有机物质,将燃料中的化学能转化为电能,实现了废水的资源化利用。MFC的阳极材料是影响MFC产电性能的重要因素。通过对阳极材料进行修饰可有效提高MFC的产电性能。本文探索了利用廉价赝电容材料MnO2、NiO修饰改性MFC阳极,考察了修饰阳极对MFC的产电和处理甲基橙染料废水性能的影响,并考察了MFC处理甲基橙染料废水同步产电的性能。具体研究内容和结论如下:1、MnO2-CF阳极的制备、表征及电化学性能:通过恒电位电沉积法制备了MnO2-CF阳极,优化了其制备条件。确定最佳制备条件为:MnAc2沉积液浓度为0.25 mol·L-1,沉积电压为0.9 V,沉积时间为60 min...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：101 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(MFC)概述
1.2.1 MFC发展历程
1.2.2 MFC工作原理
1.2.3 MFC阳极材料
1.3 金属氧化物修饰MFC阳极的研究进展
1.3.1 铁氧化物
1.3.2 二氧化钛
1.3.3 锰氧化物
1.3.4 二氧化锡
1.3.5 其他金属氧化物
1.4 MFC在处理偶氮染料废水中的应用
1.5 影响MFC处理偶氮染料废水脱色并同步产电的因素
1.5.1 电极
1.5.2 染料的初始浓度
1.5.3 菌种
1.5.4 膜
1.5.5 共基质
1.5.6 pH值
1.6 选题依据和研究内容
1.6.1 选题依据及意义
1.6.2 研究内容
2 实验部分
2.1 实验仪器设备与材料试剂
2.2 MFC实验装置
2.2.1 MFC构型
2.2.2 菌种采集及驯化
2.2.3 电极基底碳毡和质子交换膜的预处理
2.2.4 MFC的启动与运行
2.3 电极性能表征
2.3.1 XRD分析
2.3.2 XPS分析
2.3.3 SEM分析
2.3.4 比表面积测试
2.3.5 接触角测试
2.3.6 CV曲线
2.4 MFC的电化学性能分析
2.4.1 输出电压
2.4.2 极化曲线与功率密度曲线
2.4.3 EIS测试
2.5 MFC处理甲基橙染料废水
2.5.1 MFC处理甲基橙染料废水过程
2.5.2 脱色率测定
2.5.3 COD去除率测定
2.6 微生物群落多样性分析
3 MnO_2-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
3.1 引言
3.2 MnO_2-CF阳极制备条件优化
3.2.1 沉积液浓度的影响
3.2.2 沉积电压的影响
3.2.3 沉积时间的影响
3.3 MnO_2-CF阳极的表征
3.3.1 XRD分析
3.3.2 SEM分析
3.3.3 接触角测试
3.4 MnO_2-MFC的电化学性能
3.4.1 电压输出
3.4.2 极化曲线与功率密度曲线
3.4.3 阴阳极极化
3.5 本章小结
4 NiO/MnO_2-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
4.1 引言
4.2 NiO/MnO_2-CF电极的制备
4.2.1 NiO-CF电极的制备
4.2.2 NiO/MnO_2-CF电极的制备
4.3 NiO/MnO_2-CF电极的表征
4.3.1 SEM分析
4.3.2 XRD分析
4.3.3 接触角测试
4.3.4 CV测试
4.4 NiO/MnO_2-MFC的电化学性能
4.4.1 输出电压
4.4.2 极化曲线与功率密度曲线
4.4.3 阴阳极极化
4.4.4 EIS测试
4.5 NiO/MnO_2-MFC降解染料废水的性能
4.5.1 脱色率
4.5.2 COD去除率
4.5.3 输出电压
4.5.4 极化曲线与功率密度曲线
4.5.5 稳定性
4.6 微生物群落多样性分析
4.6.1 α-多样性分析
4.6.2 PCA分析
4.6.3 微生物群落的相对丰度(门水平)
4.6.4 微生物群落热图分析(属水平)
4.7 本章小结
5 海胆状MnO_2@C-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
5.1 引言
5.2 MnO_2@C-CF电极的制备
5.2.1 MnO_2的制备
5.2.2 MnO_2@C-CF电极的制备
5.3 MnO_2@C-CF电极的表征
5.3.1 SEM分析
5.3.2 XPS分析
5.3.3 XRD分析
5.3.4 接触角测试
5.3.5 CV测试
5.4 MnO_2@C-MFC的电化学性能
5.4.1 输出电压
5.4.2 极化曲线与功率密度曲线
5.4.3 阴阳极极化
5.4.4 EIS测试
5.5 MnO_2@C-MFC降解染料废水的性能
5.5.1 脱色率
5.5.2 COD去除率
5.5.3 电压输出
5.5.4 极化曲线与功率密度曲线
5.5.5 稳定性
5.6 MnO_2@C-MFC降解染料废水与同步产电的研究
5.6.1 开闭路条件的影响
5.6.2 染料初始浓度的影响
5.6.3 CH_3COONa浓度的影响
5.6.4 阳极室溶液初始pH的影响
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MnO2-r-GO阳极对微生物燃料电池产电性能的影响[J]. 朱进华,薛丽仙,杨娜,任月萍,李秀芬. 环境工程学报. 2016(08)
[2]Mn3O4修饰阳极微生物燃料电池的产电性能[J]. 李伟新,殷瑶,狄梦洁,丁义,黄光团. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
硕士论文
[1]纳米二氧化铈制备、表征及修饰微生物燃料电池阳极的研究[D]. 周宁波.华东理工大学 2011
[2]空气阴极单室型微生物燃料电池同步脱色刚果红与产电特性研究[D]. 曹云晴.华南理工大学 2010
本文编号：3275790
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：101 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(MFC)概述
1.2.1 MFC发展历程
1.2.2 MFC工作原理
1.2.3 MFC阳极材料
1.3 金属氧化物修饰MFC阳极的研究进展
1.3.1 铁氧化物
1.3.2 二氧化钛
1.3.3 锰氧化物
1.3.4 二氧化锡
1.3.5 其他金属氧化物
1.4 MFC在处理偶氮染料废水中的应用
1.5 影响MFC处理偶氮染料废水脱色并同步产电的因素
1.5.1 电极
1.5.2 染料的初始浓度
1.5.3 菌种
1.5.4 膜
1.5.5 共基质
1.5.6 pH值
1.6 选题依据和研究内容
1.6.1 选题依据及意义
1.6.2 研究内容
2 实验部分
2.1 实验仪器设备与材料试剂
2.2 MFC实验装置
2.2.1 MFC构型
2.2.2 菌种采集及驯化
2.2.3 电极基底碳毡和质子交换膜的预处理
2.2.4 MFC的启动与运行
2.3 电极性能表征
2.3.1 XRD分析
2.3.2 XPS分析
2.3.3 SEM分析
2.3.4 比表面积测试
2.3.5 接触角测试
2.3.6 CV曲线
2.4 MFC的电化学性能分析
2.4.1 输出电压
2.4.2 极化曲线与功率密度曲线
2.4.3 EIS测试
2.5 MFC处理甲基橙染料废水
2.5.1 MFC处理甲基橙染料废水过程
2.5.2 脱色率测定
2.5.3 COD去除率测定
2.6 微生物群落多样性分析
3 MnO_2-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
3.1 引言
3.2 MnO_2-CF阳极制备条件优化
3.2.1 沉积液浓度的影响
3.2.2 沉积电压的影响
3.2.3 沉积时间的影响
3.3 MnO_2-CF阳极的表征
3.3.1 XRD分析
3.3.2 SEM分析
3.3.3 接触角测试
3.4 MnO_2-MFC的电化学性能
3.4.1 电压输出
3.4.2 极化曲线与功率密度曲线
3.4.3 阴阳极极化
3.5 本章小结
4 NiO/MnO_2-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
4.1 引言
4.2 NiO/MnO_2-CF电极的制备
4.2.1 NiO-CF电极的制备
4.2.2 NiO/MnO_2-CF电极的制备
4.3 NiO/MnO_2-CF电极的表征
4.3.1 SEM分析
4.3.2 XRD分析
4.3.3 接触角测试
4.3.4 CV测试
4.4 NiO/MnO_2-MFC的电化学性能
4.4.1 输出电压
4.4.2 极化曲线与功率密度曲线
4.4.3 阴阳极极化
4.4.4 EIS测试
4.5 NiO/MnO_2-MFC降解染料废水的性能
4.5.1 脱色率
4.5.2 COD去除率
4.5.3 输出电压
4.5.4 极化曲线与功率密度曲线
4.5.5 稳定性
4.6 微生物群落多样性分析
4.6.1 α-多样性分析
4.6.2 PCA分析
4.6.3 微生物群落的相对丰度(门水平)
4.6.4 微生物群落热图分析(属水平)
4.7 本章小结
5 海胆状MnO_2@C-CF阳极的制备及其在MFC中的性能研究
5.1 引言
5.2 MnO_2@C-CF电极的制备
5.2.1 MnO_2的制备
5.2.2 MnO_2@C-CF电极的制备
5.3 MnO_2@C-CF电极的表征
5.3.1 SEM分析
5.3.2 XPS分析
5.3.3 XRD分析
5.3.4 接触角测试
5.3.5 CV测试
5.4 MnO_2@C-MFC的电化学性能
5.4.1 输出电压
5.4.2 极化曲线与功率密度曲线
5.4.3 阴阳极极化
5.4.4 EIS测试
5.5 MnO_2@C-MFC降解染料废水的性能
5.5.1 脱色率
5.5.2 COD去除率
5.5.3 电压输出
5.5.4 极化曲线与功率密度曲线
5.5.5 稳定性
5.6 MnO_2@C-MFC降解染料废水与同步产电的研究
5.6.1 开闭路条件的影响
5.6.2 染料初始浓度的影响
5.6.3 CH_3COONa浓度的影响
5.6.4 阳极室溶液初始pH的影响
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]MnO2-r-GO阳极对微生物燃料电池产电性能的影响[J]. 朱进华,薛丽仙,杨娜,任月萍,李秀芬. 环境工程学报. 2016(08)
[2]Mn3O4修饰阳极微生物燃料电池的产电性能[J]. 李伟新,殷瑶,狄梦洁,丁义,黄光团. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
硕士论文
[1]纳米二氧化铈制备、表征及修饰微生物燃料电池阳极的研究[D]. 周宁波.华东理工大学 2011
[2]空气阴极单室型微生物燃料电池同步脱色刚果红与产电特性研究[D]. 曹云晴.华南理工大学 2010
本文编号：3275790
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