微生物燃料電池(microbial fuel cell,簡稱MFC)是一種利用電活性微生物(electroactive microorganisms,簡稱EAMs)的新陳代謝氧化分解有機物,將化學能轉(zhuǎn)化為電能的生物電化學技術(shù)。近年來,隨著研究者們的不懈努力,MFC的理論基礎研究逐漸成熟,MFC的實際應用,特別是在污水處理方面,受到研究者的廣泛關(guān)注。MFC的陽極是產(chǎn)電微生物的生長場所,其生物電催化性能受陽極上EAMs的生長數(shù)量和電子傳遞速率的影響。提高陽極的生物電催化性能是推進MFC實際應用的關(guān)鍵。碳材料由于具有良好的穩(wěn)定性和生物相容性是MFC常用的陽極材料;然而,因其具有相對較低的電導率、較差的機械性能、且不易加工等特點,使其實際應用受到了極大的限制。不銹鋼材料(SS)具有優(yōu)異的機械性能、良好的導電性、和易于加工等優(yōu)點,在許多研究中被廣泛用作MFC的集流體。但是其生物相容性較差,產(chǎn)電電流密度非常低(只有約0.02A·m^-2)。針對SS的生物相容性差的問題,本文開展SS的表面修飾研究,以改善SS的生物相容性,提高其微生物電催化性能,從而提高MFC的產(chǎn)電性能;同時,本...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 微生物燃料電池
        1.2.1 MFC的工作原理
        1.2.2 MFC的發(fā)展歷程
    1.3 MFC的陽極材料
        1.3.1 碳基陽極及其表面修飾
        1.3.2 金屬基陽極及表面修飾
    1.4 不銹鋼的耐腐蝕研究
    1.5 本論文的研究意義及其主要內(nèi)容
        1.5.1 本論文的意義
        1.5.2 本論文的主要內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 微生物培養(yǎng)所需藥品
        2.1.1 磷酸緩沖溶液的配置
        2.1.2 微量金屬元素溶液的配置
        2.1.3 維他命溶液的配置
        2.1.4 微生物營養(yǎng)液的配置
    2.2 材料的表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.4 能量色散X射線光譜(EDX)
        2.2.5 熱重-差熱分析(TG)
        2.2.6 激光拉曼光譜(Raman)
    2.3 耐腐蝕性能測試(Tafel)
    2.4 陽極的生物電化學測試
        2.4.1 時間-電流曲線測試(i-t)
        2.4.2 交流阻抗測試(EIS)
    2.5 陽極微生物膜的固定及形貌表征
第3章 不銹鋼的熱氧化修飾及其微生物電化學和耐腐蝕性能研究
    3.1 引言
    3.2 熱處理不銹鋼陽極材料的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 熱處理不銹鋼的形貌表征
        3.3.2 熱處理不銹鋼的成分分析
    3.4 熱處理不銹鋼的耐腐蝕性能
    3.5 熱處理不銹鋼的微生物電催化性能
        3.5.1 熱處理不銹鋼的電流密度-時間曲線
        3.5.2 熱處理不銹鋼的交流阻抗曲線
    3.6 本章小結(jié)
第4章 不銹鋼的氣相沉積表面修飾及其微生物電化學和耐腐蝕性能研究
    4.1 引言
    4.2 不銹鋼的氣相沉積表面修飾
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 NFO-SS和 CNM-SS的形貌表征
        4.3.2 NFO-SS的成分分析
        4.3.3 NFO-SS的熱失重分析
    4.4 NFO-SS電極的耐腐蝕性能
    4.5 NFO-SS電極的微生物電催化性能
    4.6 NFO-SS電極的生物膜形貌表征
    4.7 本章小結(jié)
第5章 不銹鋼的炭黑修飾及其微生物電化學和耐腐蝕性能研究
    5.1 引言
    5.2 SS/CB-heat復合陽極的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 SS/CB-heat的形貌表征
        5.3.2 SS/CB-heat的拉曼光譜分析
        5.3.3 SS/CB-heat的元素分析
    5.4 SS/CB-heat電極的耐腐蝕性能
    5.5 SS/CB-heat電極的微生物電催化性能
        5.5.1 SS/CB-heat電極的時間-電流密度曲線
        5.5.2 SS/CB-heat電極的交流阻抗曲線
    5.6 SS/CB-heat電極的生物膜形貌表征
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 本文結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
在讀期間公開發(fā)表論文(著)及科研情況
致謝



本文編號：3824111