微生物燃料电池耦合BiVO_4光电催化作用降解污染物.pdf

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1、第32卷第6期无机化学学报Vo1．32No．62016年6月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY1055—1062微生物燃料电池耦合BiVO4光电催化作用降解污染物李芸柳丽芬(大连理工大学盘锦校区食品与环境学院，盘锦124421)摘要：利用水热合成方法制备单斜晶型光催化剂BiVO，首次将BiVO引入MFC中，构建全新的PECMFC，EC—MFC耦合体系，并研究其对氨氮与染料废水的降解效果及能量消耗。PEC．MFC与EC—MFC耦合体系2h内均能对RhB达到95％t~2上的降解率；在中性偏酸条件下，可提高耦合体系对NH．_N的降解效果，且0：是耦合体

2、系的主要决定因素；PEC—MFC和EC．MFC的单位电能消耗量为0．895和0kWh·m，在最优条件下，PEC—MFC最大输出电压为0．476V，最大输出功率为755．25mW·m。研究了叔丁醇、KT对耦合体系的影响以探究耦合体系的主要氧化物种．阐述了光催化一微生物燃料电池的耦合机理。关键词：微生物燃料电池；光电催化；污染物降解中图分类号：TQ426．6文献标识码：A文章编号：1001—4861(2016)06—1055—08DoI：10．11862／CJIC．2016．139ContaminantsRemovalbyBiVO4PhotocatalystinPEC-MFCCoup

3、lingSystemLIYunLIULi—Fen(SchoolofFoodandEnvironmeat,DalianUniversityofTechnology,PanjinCampus，Panjin124421，China)Abstract：BiV04wassuccessfullysynthesizedviahydrothermalmethod。andwasintroducedintobrand．newcoupledPEC．MFCandEC—MFCsystem．TheeficiencyofBiVOJPEC．MFCsysteminremovingNH4+-NandRhBasthe

4、modelpollutant．andtheenergyconsumptionwerestudied．BothinthePEC．MFCsystemandEC—MFCsystemwithvisiblelishtillumination．95％ofRhBcanberemovedin120rain．TheresultsdemonstratethatthePEC—MFCsystemshowshighereficiencyinconveningNH4一Ninweakacidiccondition，andoxygenisthedecisivefactorinthecouplingsystem．

5、TheelectricalenergyperorderofPEC—MFCandEC—MFCsystemare0．895and0kWh·m．respectively．Themaximumcellvoltage0．427Vandpowerdensity755．25mW·m-2canbeachievedinthecoupledbio．electrochemicalandphoto．electro．catalyticreactor．TheeffectofTBAftetrabutylalcohol1andKIonthePC．PEC—MFCandEC．MFCsystemwasstudiedf

6、orexploringthemainoxidativespeciesandpathways(highlyactive·OH，·O2-)，andforelucidatingthecouplingmechanismsinPEC—MFC．Keywords：microbialfuelcell；photoelectrocatalysis；contaminantsremoval0引言物的代谢作用将污染物中的化学能直接转化为电能，同时实现污染物的降解。因其高效、环保、清洁微生物燃料"~(MicrobialFuelCel1．MFC)是一的优点引起广大学者的关注．并展现废弃物能源化种将污染物处理与

7、产电结合的新技术．它借助微生处理的新发展趋势I1．7l。目前，MFC对难降解污染物收稿日期：2016一O1—22。收修改稿日期：2016．04—20。国家自然科学基金(N0．21177018)资助项目。通信联系人。E—mail：lifenliu@dlut．edU．Cl无机化学学报第32卷展现很高的降解潜力．但是研究仍处于实验室规模1实验材料与方法阶段，仍存在能量转化效率低、输出电压低、出水水质差、成本高等问题研究学者在MFC反应器的构1．1实验材料型、阳极产电微生物种类、电极材料