石墨烯聚苯胺修飾電極在雙室微生物燃料電池中的應用研究.pdf

1、微生物燃料電池（MFCS）作為一種新型的新能源技術，通過利用微生物的催化作用，將有機物中的化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。這樣既能夠處理污水中的有機物，又能夠產(chǎn)電，為解決能源危機和環(huán)境水體污染提供了新的方向。目前，微生物燃料電池仍處于初級階段，這項技術仍存在的許多缺陷。如何提高反應器的產(chǎn)電性能，仍是困擾大部分研究者的難題。因此，如何通過對陰陽極材料的修飾改性，從而降低整個反應器陰陽極電極過電勢，進一步優(yōu)化提升MFC的產(chǎn)電性能尤其重要。
　　

2、十二烷基苯磺酸鈉（LAS）是一種表面活性劑，作為洗滌類用品的重要原料LAS被大量運用并排入水體。本論文以雙室MFC為研究基礎，從陰陽極材料改性方面對微生物燃料電池進行優(yōu)化，探討了以石墨烯聚苯胺作為修飾材料，電化學沉積法為修飾手段，進行陰陽極修飾改性，并且研究了改性后的電極對微生物燃料電池產(chǎn)電性能和對LAS降解性能的影響。具體來說本論文得出以下結(jié)論：
　?。?）電化學沉積法制備石墨烯聚苯胺修飾的電極
　　本章研究了電化學制備石

3、墨烯聚苯胺修飾電極的效果。首先研究不同濃度的苯胺單體在制備石墨烯聚苯胺修飾的電極的影響。接著比較不同pH體系下制備石墨烯聚苯胺修飾電極的效果。用電化學法研究比較了上述制備方法制備出的電極在導電性能上的差異，結(jié)果表明苯胺單體濃度為0.15mol/L時，制備的電極導電性能最優(yōu)。pH=6的條件下制備的電極比其他 pH體系下制備的電極導電性好。
　?。?）基于石墨烯聚苯胺修飾電極對MFCs產(chǎn)電性能的影響
　　本章主要研究了電極修飾對

4、微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響。通過對陰陽極電極材料修飾，分別研究了陰極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響和陽極修飾對微生物燃料電池產(chǎn)電性能影響。
　　分別以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修飾的電極為陰極，不銹鋼絲網(wǎng)為陽極，構(gòu)建雙室微生物燃料電池，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾MFCs、聚苯胺修飾MFCs、石墨烯聚苯胺修飾MFCs的最大功率密度分別為171.70 mW·m-2、137.28 mW·m-2、223.26 mW·m-2，相對于未修

5、飾的電池，最大功率密度提高了74.3％、40％和126％。其中聚苯胺石墨烯修飾的MFCs的放電周期最長，達到了37.5h，連續(xù)三個周期的時間約為120h。
　　分別以石墨烯、聚苯胺和石墨烯聚苯胺修飾的電極為陽極，不銹鋼絲網(wǎng)為陰極，構(gòu)建雙室微生物燃料電池，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯修飾MFCs、聚苯胺修飾MFCs、石墨烯聚苯胺修飾MFCs的最大功率密度分別為135.67 mW·m-2、120.60 mW·m-2、156.00 mW·m-2，

6、相對于未修飾的電池，最大功率密度提升了18％、5％和35％。
　?。?）微生物燃料電池對十二烷基苯磺酸鈉的降解性能研究
　　首先比較了陰陽極同時修飾MFCs與陰極修飾MFCs和陽極修飾MFCs的產(chǎn)電性能和對十二烷基苯磺酸鈉去除率的影響。其中陰陽極同時修飾 MFCs的去除率為69.33％，庫侖效率為9.1％，最大功率密度為124.84 mW·m-2，相比于其它兩個反應器有了顯著的提高。接著，研究了不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉對M