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《华东理工大学》 2011年
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纳米二氧化铈制备、表征及修饰微生物燃料电池阳极的研究

周宁波  
【摘要】:纳米二氧化铈颗粒以其独特的光、声、电、磁、热、催化等性质引起了国内外学者的极大关注,在催化剂、超导体、陶瓷、氧传感器、固体氧化物燃料电池的电解质、玻璃抛光材料和电极材料等领域得到广泛应用。本文采用溶胶凝胶法制备了纳米二氧化铈颗粒,并用于修饰微生物燃料电池(MFC)阳极,提高MFC的产电性能。研究内容以及实验结果如下: (1)选择以硝酸亚铈、柠檬酸为前驱体,聚乙二醇2000(PEG2000)为分散剂,通过调控溶液pH值、PEG2000加入量和焙烧气氛等,用溶胶凝胶法制备出纳米二氧化铈。并利用TG-DTA、XRD、TEM对前驱体和产物进行了表征。得出最佳制备条件:硝酸亚铈和柠檬酸的摩尔比为1:3,加水量为20mL、添加非离子型活性剂PEG2000的浓度为0.6%、反应温度为65℃、不调节柠檬酸溶液的pH值、凝胶烘干温度为105℃、空气气氛下500℃焙烧2h。 (2)利用溶胶浸渍法和溶液浸渍法制备出负载二氧化铈颗粒的碳布电极,并对溶胶浸渍法修饰的电极进行了电化学表征,发现修饰过的电极可以促进阳极液体里某些物质的氧化还原反应,但是当加入微生物时,可能覆盖了氧化还原反应活性点,导致催化失效。 (3)分别用溶胶浸渍法和溶液浸渍法制备出的电极作为MFC阳极,与空白碳布电极比较,发现溶胶浸渍法制备的阳极对提高产电效率具有促进作用(最大功率密度为2.19W/m2,大于对照MFC的最大功率密度1.81W/m2);而溶液浸渍法制备出的阳极则对产电性能具有抑制作用(最大功率密度约为1.28 W/m2,小于对照MFC的最大功率密度2.07W/m2)。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM911.45

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【参考文献】
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