新型氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料与产电体系构建及性能和机理研究
发布时间：2023-08-20 10:22
由于微型绿藻胞外电子传递效率较低,无法发挥其环境适应能力强,代谢速率快的优势,难以用于构建高效污染物降解及产电体系。因此,合成与藻类胞外电子传递机理匹配的氧化还原介体,构建氧化还原介体催化强化藻类降解有机污染物及产电体系,将可同时提高藻类降解有机污染物及其产电性能。本论文针对藻类氧化呼吸链及胞外电子传递机理合成了以核黄素为母体的新型氧化还原介体,构建了新型氧化还原介体催化强化小球藻降解偶氮染料体系,并研究了其反应动力学及降解机理；在此体系基础上,通过调控小球藻代谢类型构建了新型氧化还原介体同步强化小球藻降解偶氮染料微生物燃料电池,并对其运行机理及污染物在装置中的转化规律进行了分析,明确了影响电池性能和降解效率的理论依据,实现了对该微生物燃料电池的选择性调控,主要研究内容和结果包括以下几个方面：(1)通过酯化反应及氨基-醛基缩合合成了一系列以核黄素为母体的氧化还原介体,并对其电化学性质及结构进行了分析。结果表明：异咯嗪结构外的修饰对氧化还原介体活性中心几乎不会产生影响。各氧化还原介体具有近乎相同的氧化还原电位(-0.43V)。对其电极反应动力学分析显示,所有氧化还原介体的电极反应速率常数...
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 藻类降解有机污染物研究进展
1.1.1 藻类降解污染物的类型及技术手段
1.1.2 藻类降解偶氮染料研究进展
1.1.3 藻类降解偶氮染料机理
1.2 氧化还原介体催化有机污染物降解研究进展
1.2.1 氧化还原介体的结构特点
1.2.2 氧化还原介体催化强化降解有机污染物研究进展
1.2.3 影响氧化还原介体性能的因素
1.3 藻类微生物燃料电池研究进展
1.3.1 微生物燃料电池的产电机理
1.3.2 微生物燃料电池的性能评价
1.3.3 氧化还原介体强化微生物产电性能研究进展
1.3.4 基于藻类的微生物燃料电池研究进展
1.4 本论文研究设计思路及技术路线
2 新型氧化还原介体的合成及性质
2.1 实验部分
2.1.1 试剂与仪器
2.1.2 氧化还原介体的制备和表征
2.2 结果与讨论
2.2.1 新型氧化还原介体的极性及结构特征
2.2.2 新型氧化还原介体的电化学性质
2.3 本章小结
3 新型氧化还原介体催化强化小球藻降解偶氮染料体系构建及机理研究
3.1 实验部分
3.1.1 试剂与仪器
3.1.2 小球藻的筛选与鉴定
3.1.3 小球藻降解偶氮染料反应动力学
3.1.4 染料循环伏安曲线的测定
3.2 结果与讨论
3.2.1 小球藻的鉴定及其生长动力学
3.2.2 新型氧化还原介体催化强化小球藻降解偶氮染料的动力学
3.2.3 小球藻胞外酶降解偶氮染料酶促反应动力学
3.3 本章小结
4 小球藻燃料电池的可自持性及其机理研究
4.1 实验部分
4.1.1 试剂与仪器
4.1.2 电池构建及性能评价
4.2 结果与讨论
4.2.1 电池的启动
4.2.2 电子传递链的构建及工作机理
4.2.3 电池的电化学特性
4.2.4 可自持电池系统的稳定性研究
4.3 本章小结
5 自固定氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料微生物燃料电池构建及其性能和机理研究
5.1 实验部分
5.1.1 试剂与仪器
5.1.2 电池构建及性能评价
5.2 结果与讨论
5.2.1 偶氮染料在电催化体系中的降解规律
5.2.2 电化学体系对偶氮染料及其初级代谢产物降解的影响
5.2.3 小球藻燃料电池的电池的功率输出
5.2.4 电池产电周期分析
5.3 本章小结
6 希夫碱型氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料微生物燃料电池构建及其性能和机理研究
6.1 实验部分
6.1.1 试剂与仪器
6.1.2 电池构建及性能评价
6.2 结果与讨论
6.2.1 偶氮染料在希夫碱电催化体系中的降解规律
6.2.2 系统的电化学性能
6.2.3 电化学系统连续降解有机物性能研究
6.2.4 希夫碱型氧化还原介体对生物膜形成的影响
6.3 本章小结
全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表及待发表科研成果目录
致谢
本文编号：3843030
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 藻类降解有机污染物研究进展
1.1.1 藻类降解污染物的类型及技术手段
1.1.2 藻类降解偶氮染料研究进展
1.1.3 藻类降解偶氮染料机理
1.2 氧化还原介体催化有机污染物降解研究进展
1.2.1 氧化还原介体的结构特点
1.2.2 氧化还原介体催化强化降解有机污染物研究进展
1.2.3 影响氧化还原介体性能的因素
1.3 藻类微生物燃料电池研究进展
1.3.1 微生物燃料电池的产电机理
1.3.2 微生物燃料电池的性能评价
1.3.3 氧化还原介体强化微生物产电性能研究进展
1.3.4 基于藻类的微生物燃料电池研究进展
1.4 本论文研究设计思路及技术路线
2 新型氧化还原介体的合成及性质
2.1 实验部分
2.1.1 试剂与仪器
2.1.2 氧化还原介体的制备和表征
2.2 结果与讨论
2.2.1 新型氧化还原介体的极性及结构特征
2.2.2 新型氧化还原介体的电化学性质
2.3 本章小结
3 新型氧化还原介体催化强化小球藻降解偶氮染料体系构建及机理研究
3.1 实验部分
3.1.1 试剂与仪器
3.1.2 小球藻的筛选与鉴定
3.1.3 小球藻降解偶氮染料反应动力学
3.1.4 染料循环伏安曲线的测定
3.2 结果与讨论
3.2.1 小球藻的鉴定及其生长动力学
3.2.2 新型氧化还原介体催化强化小球藻降解偶氮染料的动力学
3.2.3 小球藻胞外酶降解偶氮染料酶促反应动力学
3.3 本章小结
4 小球藻燃料电池的可自持性及其机理研究
4.1 实验部分
4.1.1 试剂与仪器
4.1.2 电池构建及性能评价
4.2 结果与讨论
4.2.1 电池的启动
4.2.2 电子传递链的构建及工作机理
4.2.3 电池的电化学特性
4.2.4 可自持电池系统的稳定性研究
4.3 本章小结
5 自固定氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料微生物燃料电池构建及其性能和机理研究
5.1 实验部分
5.1.1 试剂与仪器
5.1.2 电池构建及性能评价
5.2 结果与讨论
5.2.1 偶氮染料在电催化体系中的降解规律
5.2.2 电化学体系对偶氮染料及其初级代谢产物降解的影响
5.2.3 小球藻燃料电池的电池的功率输出
5.2.4 电池产电周期分析
5.3 本章小结
6 希夫碱型氧化还原介体强化小球藻降解偶氮染料微生物燃料电池构建及其性能和机理研究
6.1 实验部分
6.1.1 试剂与仪器
6.1.2 电池构建及性能评价
6.2 结果与讨论
6.2.1 偶氮染料在希夫碱电催化体系中的降解规律
6.2.2 系统的电化学性能
6.2.3 电化学系统连续降解有机物性能研究
6.2.4 希夫碱型氧化还原介体对生物膜形成的影响
6.3 本章小结
全文总结
参考文献
攻读博士学位期间发表及待发表科研成果目录
致谢
本文编号：3843030
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