微生物燃料电池空气阴极的构建及处理水中头孢他啶的研究

发布时间：2022-01-19 12:19

　　微生物燃料电池（microbial fuel cell,简称MFC）是一种利用细菌通过废水中的生物质产生生物电能的装置。传统空气阴极催化剂Pt由于其长期操作成本高、可持续性差,因此寻找替代催化剂的研究对推进MFC实用化具有重要意义。本文对比了碳纳米管掺氮及掺金属氧化物作为空气阴极催化剂的氧还原能力,以及不同制备方式对于MFC产电性能的影响,并将空气阴极型MFC应用于水中难降解的头孢他啶（CAZ）的去除,对降解途径及产物进行探究。（1）制备并对比了 N-CNT、In203-CNT、A1203-CNT、NiO-CNT、纯CNT五种阴极催化剂性能,SEM及TEM表明四种掺杂物均能均匀贴附在CNT上,颗粒清晰,排布紧密。其中掺杂NiO的电极最大功率密度最高,可达到541.1 mW/m2。进一步对比不同Ni/C质量比对于MFC产电的影响,其中Ni/C（1:2）的最大功率密度达到577.4mW/m2。综合氧还原活性及内阻大小,Ni/C（1:2）时的NiO-CNT空气阴极的综合性能最佳。（2）比较不同阴极制备方式对于MFC产电影响。结果表明,辊压法制成的电极产电优于涂覆法,碳黑与硝酸铵的质量比为4:... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?ＭＦＣ工作原理图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＭＦＣ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??１．２．３?ＭＦＣ的产电机理??［２９］

需要保证输出电能的最大化，也要保证成本最??低、减少造价，这也是接下来关于ＭＦＣ十分重要的研宄方向。??阴极的结构较为复杂，且其制作应考虑各个方面的因素，在阴极上的反应需要平??衡电子受体、质子和电子的共同反应，因此其反应进行速率较难控制。催化剂的选择??既要实现阴极的还原反应，又要具有长期与溶液和空气接触的稳定性，同时也要有较??好的生物相容性。通常情况下，ＭＦＣ的阴极由以下三个部分构成：暴露在空气中的扩??散层、有时用作扩散层的导电载体材料、以及催化剂和粘合剂的混合物［３８］，如图１－２??所示。??粘结剂＼???？扩散层??溶液侧?＇读魯?空气侧??疆??催化层＾??Ｉ??集电体??图１－２?ＭＦＣ的空气阴极结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｉｒ?ｃａｔｈｏｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＭＦＣ??１．３．１空气阴极简介??目前，常用的ＭＦＣ阴极分三种，分别是空气阴极、生物阴极及曝气阴极。氧气??７??

图３－４中可以２０＝２６°为ＣＮＴ的??－

【参考文献】：
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博士论文
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硕士论文
[1]镧铜改性碳纳米管电极降解水中头孢类抗生素的研究[D]. 杨小明.北京化工大学 2017



本文编号：3596839