多孔生物质及三维一体式电极材料增强MFC产电性能研究

目录

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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

1.2.1 微生物燃料电池的发展

1.2.2 微生物燃料电池的基本原理与构型

1.2.3 产电菌的胞外电子转移机制

1.2.4 单室空气微生物燃料电池的优势与不足

1.3.1 阴极及分隔膜在MFC中的重要性

1.3.2 空气阴极催化剂

1.3.3 分隔膜材料

1.3.4 添加分隔膜空气阴极的优化

1.4.1 阳极研究

1.4.2 阳极存在问题及发展趋势

1.5 微生物燃料电池存在问题及未来展望

1.6.1 主要研究内容

1.6.2 技术路线

第2章实验材料与方法

2.1.1 化学试剂

2.1.2 阳极预处理与空气阴极的制作

2.1.3 多孔生物质及三维一体式电极材料的合成

2.1.4 反应器组装

2.2.1 反应器的启动与运行

2.2.2 电压采集

2.3.1 极化曲线与功率密度

2.3.2 COD去除率及库伦效率

2.3.3 线性伏安及循环伏安法

2.3.4 交流阻抗法

2.3.5 塔菲尔法

2.3.6 旋转盘电极与旋转环盘电极法

2.4 材料表征与理论计算

2.4.1 XRD、XPS、Raman、TG–DSC、FT–IR

2.4.2 氮气吸附–脱附法

2.4.3 扫描电镜与透射电镜法

2.4.4 密度泛函理论计算

第3 章多孔生物质基Fe3C/WC/GC 催化剂及鸡蛋分隔膜增强MFC阴极性能研究

3.1 引言

3.2.1 Fe3C/WC/GC 的合成与晶相演变

3.2.2 Fe3C/WC/GC 的形貌与化学组成

3.2.3 基于天然多孔生物质合成材料的比表面积与孔径分析

3.2.4 Fe3C/WC/GC 的电催化活性与内阻分布

3.2.5 Fe3C/WC/GC 催化氧还原反应路径

3.2.6 应用在单室 MFC 中的产电性能

3.2.7 基于理论计算的阴极增强反应机制

3.3 天然多孔鸡蛋分隔膜增强单室空气 MFC 库伦效率研究

3.3.1 鸡蛋分隔膜的形貌、结构与组成

3.3.2 应用在单室空气 MFC 中的产电性能

3.3.3 增强库伦效率的反应机制

3.4 Fe3C/WC/GC–ESM 阴极组件增强单室空气 MFC 产电性能研究

3.4.1 Fe3C/WC/GC 催化剂与 ESM 分隔膜的联合构建

3.4.2 应用在单室空气 MFC 中的产电性能

3.4.3 优势及未来展望

3.5 本章小结

第4 章三维大孔NGC 海绵和MTiSOs 块体阳极增强MFC阳极性能研究

4.1 引言

4.2 三维大孔 NGC 海绵阳极提高单室 MFC 产电性能研究

4.2.1 NGC 海绵阳极的合成与形貌

4.2.2 NGC 海绵阳极的化学组成、导电性与热稳定性

4.2.3 NGC 海绵阳极的电化学活性

4.2.4 应用在单室 MFC 中的产电性能

4.2.5 促进产电菌的胞外电子转移机制

4.2.6 基于理论计算的阳极增强反应机制

4.3 三维大孔 MTiSOs 块体阳极提高单室 MFC 产电性能研究

4.3.1 MTiSOs 块体阳极的合成与化学组成

4.3.2 MTiSOs 块体阳极的形貌与孔结构

4.3.3 MTiSOs 块体阳极的生物电化学特性

4.3.4 应用在单室 MFC 中的产电性能

4.3.5 促进产电菌的胞外电子转移机制

4.4 本章小结

第5 章多孔及三维一体式电极及分隔膜材料增强单室MFC产电性能研究

5.1 引言

5.2 三维大孔阳极与 Fe3C/WC/GC–ESM 阴极的联合构建

5.3 应用在单室 MFC 中的产电性能

5.3.1 输出电压、功率密度及库伦效率

5.3.2 鸡蛋分隔膜的应用稳定性及可持续性

5.3.3 两种一体式阳极的特点、区别及可适用性

5.3.4 优势及未来展望

5.4 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

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致 谢

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