微生物燃料电池pbrgo阴极材料及导电膜自清洁性能研究

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1、？犬“＾：！嫂大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＯＦＣＨＮＯＯＧＹＩＴＥＬ擴士字位论文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ微生物燃料电池ＰＢ／ｒＧＯ阴极材料及导电膜自清洁性能研究受斜去＼丨丨／环境工程徐幕作者姓名杨凤林教授指导教师２０１５年６月答辩日期＿＿＿＿博士学位论文微生物燃料电池ＰＢ／ｒＧＯ阴极材料及导电膜自清洁性能研究－ｌＳｔｕｄｙｏｎＰＢ／ｒＧＯＣａｔｈｏｄｉｃＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＳｅｆＣｌｅａｎｉｎｇＭｅｍｂｒａｎ

2、ｅｉｎＭｉｃｒｏｂｉａｌＦｕｅｌＣｅｌｌ作者姓名：徐幕学号：１１０１８０１０指导教师：杨凤林教授学科、专业：环境工程答辩日期：２０１５年６月４日大遠理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研宄工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或一集体已经发表的研究成果。与我，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果同工作的同志对

3、本研宄所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目－ＩｆｃＬＤＣ也ｐｇｙｆｅｐ戰私辦也艰Ｊ表４１％＾＾為、作者签名：Ａ．日期：年／，月广日特大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印、或扫描等复制手段保

4、存和汇编本学位论文。学位论文题目：勸±物也＿ｙＵ？叙Ｊ减作者签名：杯Ａ日期：山？／厂年／月５曰■导师签名（Ｔ年广）月日：期：ｙ＜５答辩委员会主席：々４＾、Ｂ期：年月尸日大连理工大学博士学位论文摘要微生物燃料电池ＭｉｃｒｏｂｉａｌＦｕｅｌＣｅｌｌｓ，ＭＦＣｓ能够在微生物的作用下将废水中的有（）机污染物的化学能直接转化为电能，实现处理废水和回收电能的双重目的。氧气常被用作ＭＦＣｓ的阴极电子受体还原，催化氧还原阴极材料的性能对得到稳定的ＭＦＣｓ产电性能和扩展ＭＦＣｓ应用范围起着关键

5、作用。普鲁士蓝Ｐｒｕｓｓｉａｎｂｌｕｅ，ＰＢ具有良好的电催化（）ＰＢ氧还原活性，可以作为ＭＦＣｓ的阴极修饰材料。然而，与电极表面粘附力弱且机械稳定性差，使得其在ＭＦＣｓ中的长期稳定性较差，所以提高ＰＢ在电极表面的吸附能力和机械稳定性有助于解决长期稳定运行的问题。膜生物反应器ＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏｒｅａｃｔｏｒｓ（，ＭＢＲｓ）具有膜分离和生物处理技术的优点，而膜污染是ＭＢＲｓ扩大应用范围和降低处理－成本的主要瓶颈。ＭＦＣｓＭＢＲ强化污水处理的稱合系统，可有效的利用ＭＢＲ曙气池提供的氧气作为ＭＦＣｓ阴极的电子受体，不仅能够

6、得到高质量的出水以及连续长周期稳定一－的电池电压，同时膜污染情况也得到了定的缓解。但是如何改善ＭＦＣｓＭＢＲｓ系统阴，解决膜污染问题研究较少极的导电与过滤功能。本论文以研究ＭＦＣｓ的氧还原阴极材料及应用为重点，制备了普鲁士蓝／石墨烯（ＰＢ／ｒＧＯ）修饰电极和葱醌／聚卩比略條论（ＡＱＤＳ／ＰＰＹ／ＰＴ）导电微孔膜电极。前者作为ＭＦＣｓ的阴极材料以得到稳定的ＰＢ修饰电极和ＭＦＣｓ输出功率；后者作为ＭＦＣｓ的过滤阴极膜材料，利用阴极膜表面的负电荷和产生的Ｈ２Ｏ２实现膜的自清洁功能，以减缓膜污染。主要研究内容包括：一１在含

7、有氧化石墨烯和铁氰化钟的酸性混合溶液中，加入铁粉进行步自还原，（），制得ＰＢ／ｒＧＯ纳米复合物将氧化石墨稀还原的同时产生不溶物普鲁士蓝。釆用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、拉曼光谱、Ｘ射线电子能谱、Ｘ射线衍射等技术对制得的纳米复合物进行表征，结果表明氧化石墨稀被成功还原和ＰＢ在ｒＧＯ表面的沉积。研究了不同配比的ＰＢ／ｒＧＯ电化学性质和电化学稳定性，结果表明铁氰化钾与氧化石墨炼质量比为５时表现出最好的性质。在酸性溶液中，ＰＢ／ｒＧＯ电极同时具有ＰＢ和ｒＧＯ的性质，具体表现为拥有比较大的背景电流和ＰＢ的特征峰。ＰＢ／ｒＧＯ电极在

8、酸性溶液中具有非常好的氧还原性能，恒电位技术结果表明氧还原反应的起始电位为０．１Ｖ。计时库公表明一其氧还原反应为四电子反应。旋