缩写表
第1章 绪 论
1.1课题背景及研究目的和意义
1.2微生物燃料电池简介
1.2.1微生物燃料电池理论电压
1.2.2微生物燃料电池的发展历程
1.2.3产电微生物
1.2.4阳极和微生物间的电子转移机制
1.3微生物燃料电池中阳极材料的研究进展
1.3.1碳基阳极材料
1.3.2导电聚合物阳极材料
1.3.3金属及金属氧化物阳极材料
1.4本论文的主要研究内容及技术路线
1.4.1课题的主要研究内容
1.4.2技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1.1实验材料
2.1.2实验仪器
2.2实验材料的制备方法
2.2.1三维有序多孔碳的制备
2.2.2 3D有序大孔碳和导电聚苯胺阵列复合材料的制备
2.2.3杂原子共掺杂的三维多孔碳材料的制备
2.3阳极的制备及MFCs性能的评价
2.3.1阳极电极的制备
2.3.2 MFCs组装及性能评价
2.3.3电化学分析
2.3.4 MFCs性能的评价
2.3.5化学需氧量测定及库伦效率计算
2.4实验材料的表征和其他测试手段
2.4.1电镜微观表征
2.4.2光谱分析
2.4.3氮气吸脱附测试
2.4.4共聚焦显微镜的测试
2.4.5不同阳极的微生物群落结构分析
2.4.6阳极表面电势的测量
2.4.7杨氏模量的测试
2.4.8样品压缩强度的测试
第3章 杂原子共掺杂的3D多孔碳基阳极的构建
3.1引言
3.2 NPS-CFs的设计原则与制备
3.3 NPS-CFs材料的相关表征
3.3.1商品面包的形貌特征与化学组成分析
3.3.2 NPS-CFs的形貌和结构特性分析
3.3.3 NPS-CFs的化学组成分析
3.3.4 NPS-CFs的孔隙结构分析
3.4 NPS-CFs的力学性能分析
3.5 NPS-CFs阳极的导电性能分析
3.6本章小结
第4章 3D有序多孔碳及聚苯胺复合阳极的构筑
4.1引言
4.2 3D-OPC-900/PANI复合阳极的设计原则与制备
4.3 3D-OPC的材料结构表征
4.3.1 PMMA微球的形貌特征及粒径分布
4.3.2 3D-OPC制备过程
4.3.3 PMMA胶晶模板的表面形貌特征
4.3.4 3D-OPC-900的表面形貌特征
4.3.5 3D-OPC的结构特性分析
4.3.6 3D-OPC的化学组成和化学态的分析
4.4 3D-OPC-900/PANI的材料表征
4.4.1 3D-OPC-900/PANI表面形貌和结构特征分析
4.4.2 3D-OPC-900/PANI的化学组成和化学键结构分析
4.5 PANI阵列形成机理的分析
4.6 3D-OPC-900和3D-OPC-900/PANI表面电势和杨氏模量的表征分析
4.6.1 3D-OPC-900和3D-OPC-900/PANI表面电势的表征分析
4.6.2 3D-OPC-900和3D-OPC-900/PANI杨氏模量的表征分析
4.7 3D有序多孔碳阳极导电性能分析
4.8本章小结
第5章 碳基阳极的表面组成和物化性质对MFCs性能的影响
5.1引言
5.2碳基阳极特性对MFCs启动期的影响
5.2.1 NPS-CFs阳极的电池启动和电压输出
5.2.2 3D-OPC和3D-OPC-900/PANI阳极的电池启动和电压输出
5.3碳基阳极的MFCs的产电性能
5.3.1 NPS-CFs阳极的电池产能性能
5.3.2 NPS-CFs阳极的普适性
5.3.3 3D-OPC及其复合阳极的电池产电性能
5.4碳基生物阳极的内阻分析
5.4.1 NPS-CFs生物阳极的内阻分析
5.4.2 3D-OPC生物阳极的内阻分析
5.5碳基阳极性质与其产电性能之间的关系
5.5.1阳极性质对MFCs性能的影响
5.5.2 NPS-CFs和3D-OPC-900/PANI阳极的独特优势
5.6 NPS-CFs阳极生物膜伏安行为分析
5.6.1有底物时阳极生物膜伏安行为
5.6.2无底物时阳极生物膜的伏安行为
5.6.3 NPS-CFs阳极上微生物胞外电子转移途径分析
5.7 3D-OPC阳极生物膜的伏安行为
5.7.1有底物时阳极生物膜伏安行为
5.7.2无底物时阳极生物膜的伏安行为
5.7.3 3D-OPC阳极上微生物胞外电子转移途径分析
5.8装载NPS-CFs阳极的MFC去除有机物的能力评估
5.8.1 NPS-CFs阳极的库伦效率和有机物的去除
5.8.2 NPS-CFs阳极长期稳定性测试和应用实例
5.9装载3D-OPC阳极的MFC去除有机物的能力的评估
5.9.1 3D-OPC阳极库伦效率和对有机物的去除
5.9.2 3D-OPC-900/PANI阳极长期稳定性测试和应用实例
5.10本章小结
第6章 碳基阳极的表面组成和物化性质对生物菌落分布的影响
6.1前言
6.2阳极对电极生物菌落分布的影响
6.2.1 NPS-CFs阳极上生物菌落的组成
6.2.2 3D-OPC阳极上生物菌落的组成
6.3阳极的功率密度和功能菌群间的关系
6.4阳极生物膜的表面形貌分析
6.4.1 NPS-CFs阳极上生物膜的SEM
6.4.2 3D-OPC-900和3D-OPC-900/PANI阳极生物膜的分析
6.5阳极的表面结构和物化性质对其生物相容性的影响
6.5.1 NPS-CF-1000阳极的激光共聚焦分析
6.5.2 3D-OPC阳极的激光共聚焦分析
6.6本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
声明
致谢
个人简历
