改性二氧化铈/碳基微生物燃料电池阴极性能的研究
发布时间：2021-07-14 13:21
随着能经济的迅速发展,对能源的需求和消耗日益加剧,使得寻找可再生能源的任务迫在眉睫。微生物燃料电池（Microbial fuel cells）由于其可通过微生物的自身代谢作用把废水中所含的有机废物转化为电能的同时还可以进行污水处理,受到了人们的广泛关注。但是,目前微生物燃料电池存在着许多限制性问题如输出电压,功率密度较低以及阴极催化剂成本较高限制了微生物燃料电池的大规模和商业化的应用。本文章从降低阴极催化剂成本和提高催化剂催化活性的角度出发,对二氧化铈进行改性并通过引入不同的碳基底来提高微生物燃料电池的产电性能。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）等表征手段对制备材料的物质组成和结构进行了详细的分析。通过循环伏安（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试对其进行了催化活性的分析。此外,还通过旋转圆盘电极（RDE）测试并根据Koutecky–Levich方程计算出氧还原过程中的电子转移数（n）。利用膨胀石墨,尿素,硝酸铈和硫酸铜分别作为碳源,铈源和铜源,将通过无溶剂混合法制备的金属氧化物复合...
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：95 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 微生物燃料电池的构型
1.2.3 细菌电子转移机制
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指标
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 微生燃料电池的阴极催化剂的研究进展
1.3.1 铂基催化剂
1.3.2 无金属催化剂
1.3.3 金属氧化物
1.3.4 金属硫化物
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)
2.3.5 旋转圆盘电极测试(RDE)
第三章 二氧化铈-氧化铜/膨胀石墨复合材料作为单室微生物燃料电池阴极性能的研究
3.1 引言
3.2 二氧化铈-氧化铜/膨胀石墨(CeO_2-CuO/EG)复合材料
3.2.1 CeO_2-CuO/EG的制备
3.2.2 CeO_2与CeO_2-CuO/EG样品的物相组成分析
3.2.3 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的比表面积和孔径分布分析
3.2.4 CeO_2与CeO_2-CuO/EG形貌分析
3.2.5 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的电化学活性分析
3.2.6 CeO_2与CeO_2-CuO/EG作为MFCs阴极性能的比较
3.2.7 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的氧还原路径分析
3.3 本章小节
第4章 氮、硫共掺杂铈物种/碳基复合材料作为单室微生物燃料电池阴极的性能研究
4.1 引言
4.2 氮、硫共掺杂铈物种/碳基复合材料(Ce-species/NSC)
4.2.1 Ce-species/NSC的制备
4.2.2 Ce-species/NSC样品的组成
4.2.3 Ce-species/NSC的元素组成
4.2.4 Ce-species/NSC样品的比表面积及孔径分布
4.2.5 Ce-species/NSC的微观形貌
4.2.6 Ce-species/NSC复合体催化性能的比较
4.2.7 Ce-species/NSC复合材料为阴极的MFCs的性能表现
4.2.8 Ce-species/NSCs中的主要活性成分分析
4.2.9 Ce2O_2S/NSC-950的结构和氧还原路径
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：3284223
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：95 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 微生物燃料电池的构型
1.2.3 细菌电子转移机制
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指标
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 微生燃料电池的阴极催化剂的研究进展
1.3.1 铂基催化剂
1.3.2 无金属催化剂
1.3.3 金属氧化物
1.3.4 金属硫化物
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)
2.3.5 旋转圆盘电极测试(RDE)
第三章 二氧化铈-氧化铜/膨胀石墨复合材料作为单室微生物燃料电池阴极性能的研究
3.1 引言
3.2 二氧化铈-氧化铜/膨胀石墨(CeO_2-CuO/EG)复合材料
3.2.1 CeO_2-CuO/EG的制备
3.2.2 CeO_2与CeO_2-CuO/EG样品的物相组成分析
3.2.3 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的比表面积和孔径分布分析
3.2.4 CeO_2与CeO_2-CuO/EG形貌分析
3.2.5 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的电化学活性分析
3.2.6 CeO_2与CeO_2-CuO/EG作为MFCs阴极性能的比较
3.2.7 CeO_2与CeO_2-CuO/EG的氧还原路径分析
3.3 本章小节
第4章 氮、硫共掺杂铈物种/碳基复合材料作为单室微生物燃料电池阴极的性能研究
4.1 引言
4.2 氮、硫共掺杂铈物种/碳基复合材料(Ce-species/NSC)
4.2.1 Ce-species/NSC的制备
4.2.2 Ce-species/NSC样品的组成
4.2.3 Ce-species/NSC的元素组成
4.2.4 Ce-species/NSC样品的比表面积及孔径分布
4.2.5 Ce-species/NSC的微观形貌
4.2.6 Ce-species/NSC复合体催化性能的比较
4.2.7 Ce-species/NSC复合材料为阴极的MFCs的性能表现
4.2.8 Ce-species/NSCs中的主要活性成分分析
4.2.9 Ce2O_2S/NSC-950的结构和氧还原路径
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：3284223
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3284223.html
