石墨烯聚苯胺修飾電極在雙室微生物燃料電池中的應(yīng)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(shù)，通過(guò)利用微生物的催化作用，將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＿@樣既能夠處理污水中的有機(jī)物，又能夠產(chǎn)電，為解決能源危機(jī)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(jí)階段，這項(xiàng)技術(shù)仍存在的許多缺陷。如何提高反應(yīng)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(guò)對(duì)陰陽(yáng)極材料的修飾改性，從而降低整個(gè)反應(yīng)器陰陽(yáng)極電極過(guò)電勢(shì)，進(jìn)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(yùn)用并排入水體。本論文以雙室MFC為研究基礎(chǔ)，從陰陽(yáng)極材料改性方面對(duì)微生物燃料電池進(jìn)行優(yōu)化，探討了以石墨烯聚苯胺作為修飾材料，電化學(xué)沉積法為修飾手段，進(jìn)行陰陽(yáng)極修飾改性，并且研究了改性后的電極對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電性能和對(duì)LAS降解性能的影響。具體來(lái)說(shuō)本論文得出以下結(jié)論：
　?。?）電化學(xué)沉積法制備石墨烯聚苯胺修飾的電極
　　本章研究了電化學(xué)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(xué)法研究比較了上述制備方法制備出的電極在導(dǎo)電性能上的差異，結(jié)果表明苯胺單體濃度為0.15mol/L時(shí)，制備的電極導(dǎo)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(dǎo)電性好。
　　（2）基于石墨烯聚苯胺修飾電極對(duì)MFCs產(chǎn)電性能的影響
　　本章主要研究了電極修飾對(duì)

4、微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響。通過(guò)對(duì)陰陽(yáng)極電極材料修飾，分別研究了陰極修飾對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電性能的影響和陽(yáng)極修飾對(duì)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(yáng)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(duì)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(zhǎng)，達(dá)到了37.5h，連續(xù)三個(gè)周期的時(shí)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(yáng)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(duì)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(duì)十二烷基苯磺酸鈉的降解性能研究
　　首先比較了陰陽(yáng)極同時(shí)修飾MFCs與陰極修飾MFCs和陽(yáng)極修飾MFCs的產(chǎn)電性能和對(duì)十二烷基苯磺酸鈉去除率的影響。其中陰陽(yáng)極同時(shí)修飾 MFCs的去除率為69.33％，庫(kù)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(gè)反應(yīng)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(duì)M