發(fā)布時間：2017-04-06 16:15

  本文關鍵詞：基于Er-Al共摻雜ZnO光催化燃料電池的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：污水回用技術是一項可以解決水資源短缺問題,實現資源回收利用的有效措施。對二級出水進行深度處理并回用,將解決一部分水資源短缺的問題,具有深遠的意義。本文基于光催化燃料電池技術,在對二級出水進行深度凈化的同時,將污水中的化學能轉化為電能,實現了能源的回收和利用。本文采用Er-Al共摻雜納米ZnO作為光催化材料,具有制備方法簡單,制備條件限制少的優(yōu)點。利用光催化技術來深度凈化二級出水,既可以將污水中生物法不能去出的難降解有機物加以去除,又具有反應周期短,快速高效、穩(wěn)定性高等特點。由于本文所采用光催化材料為兩種元素共摻雜體系,為確定最佳摻雜比例,本文先后對五種不同Er的摻雜比例以及五種Al摻雜比例進行對比探究,利用粉末材料在可見光條件下對甲基橙降解效果的對比來得出Er-Al兩種元素的最佳摻雜比例。最終得出當Er與Zn原子比為1.5%,Al與Zn原子比為5%時,材料對甲基橙的降解效果最好,因此后續(xù)實驗中材料的制備均采用此比例。對上述材料進行了SEM、XRD、XPS、DRS分析,探究了材料的形貌結構,晶體晶型,表面化學鍵,光吸收性能等性質�；谏鲜鎏骄克米罴褤诫s比例,制備出Er-Al共摻雜ZnO粉末材料,電極材料通過將事先制備好的粉末材料進行旋轉涂布于FTO表面,再經過不同溫度煅燒制得。將四種不同溫度煅燒的材料應用于PFC體系中,探究各體系對二級出水COD、TOC降解情況并分析了各體系的電化學性能。最終得出經500℃煅燒的材料所組成的體系對二級出水降解效果最優(yōu)。選取500℃煅燒材料進行XPS、XRD以及SEM分析,對材料晶體晶型、表面結構及表面化學鍵進行分析。最終探究了500℃煅燒的電極材料所組成的PFC體系對二級出水中菌總數以及大腸桿菌的滅活情況,結果表明經270 min大腸桿菌滅活率可達96.8%。經過以上實驗分析可以得出,本文所構建的基于Er-Al共摻雜ZnO的光催化燃料電池體系在對二級出水中有機物進行降解的同時,也能同步達到殺菌的作用,并且可以產生一定的外電流,研究成果為二級出水的凈化以及燃料電池技術應用在污水處理領域具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：二級出水 Er-Al共摻雜 氧化鋅 光催化燃料電池
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 Zn O光催化研究概況10-13
• 1.2.1 Zn O的結構與特性10-11
• 1.2.2 Zn O半導體光催化原理11-12
• 1.2.3 基于可見光響應的Zn O修飾12-13
• 1.3 污水廠二級出水研究現狀13-16
• 1.3.1 國內外污水回用現狀13-14
• 1.3.2 二級出水水質特點14
• 1.3.3 二級出水深度處理技術14-16
• 1.4 光催化燃料電池的研究背景及現狀16-18
• 1.5 研究內容18-19
• 第2章 實驗材料和方法19-25
• 2.1 實驗試劑與儀器19-20
• 2.1.1 實驗試劑與材料19
• 2.1.2 實驗儀器19
• 2.1.3 二級出水的采集與儲存19-20
• 2.2 Er-Al共摻雜Zn O粉體的制備20
• 2.3 Er-Al共摻雜Zn O光電極的制備20
• 2.4 光催化燃料電池實驗裝置20-21
• 2.5 主要表征分析儀器及測試條件21-22
• 2.5.1 掃描電子顯微鏡及能譜分析（SEM-EDX）21-22
• 2.5.2 X射線衍射分析（XRD）22
• 2.5.3 紫外-可見漫反射光譜分析（UV-Vis DRS）22
• 2.5.4 X-射線光電子能譜（XPS）22
• 2.5.5 甲基橙濃度測定22
• 2.6 二級出水水質測定22-23
• 2.6.1 化學需氧量分析（COD）22-23
• 2.6.2 總有機碳分析（TOC）23
• 2.6.3 三維熒光光譜（EEM）23
• 2.7 電化學指標的測定23-25
• 2.7.1 線性掃描曲線測定23
• 2.7.2 開路電壓測定23-25
• 第3章 Er-Al共摻雜Zn O光電極的制備優(yōu)化與表征25-36
• 3.1 粉末Er-Al共摻雜Zn O25-32
• 3.1.1 粉末Er-Al共摻雜Zn O摻雜比例的優(yōu)化25-27
• 3.1.2 SEM27-28
• 3.1.3 XRD28-29
• 3.1.4 DRS29-30
• 3.1.5 XPS30-32
• 3.2 Er-Al共摻雜Zn O光電極32-36
• 3.2.1 SEM32-33
• 3.2.2 XRD33
• 3.2.3 DRS33-34
• 3.2.4 XPS34-36
• 第4章 光催化燃料電池體系（PFC）降解性能研究36-45
• 4.1 PFC對二級出水中污染物的去除36-40
• 4.1.1 TOC與COD去除36-37
• 4.1.2 三維熒光光譜（EEM）分析37-40
• 4.2 PFC反應體系對大腸桿菌去除狀況40-41
• 4.2.1 PFC反應體系對二級出水中大腸桿菌情況40-41
• 4.2.2 PFC體系處理二級出水中菌總數變化情況41
• 4.3 PFC電化學性能41-44
• 4.4 PFC 處理二級出水機理分析44-45
• 第5章 結論與建議45-47
• 5.1 主要結論45-46
• 5.2 創(chuàng)新點46
• 5.3 研究展望46-47
• 參考文獻47-52
• 作者簡介及攻讀碩士期間發(fā)表學術論文情況52-53
• 致謝53

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

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本文編號：289216