| 中文摘要 | 第3-6页 |
| 英文摘要 | 第6-9页 |
| 1 绪论 | 第13-29页 |
| 1.1 前言 | 第13-14页 |
| 1.2 MFC简介 | 第14-20页 |
| 1.2.1 MFC发展进程 | 第14-15页 |
| 1.2.2 MFC原理 | 第15-16页 |
| 1.2.3 MFC分类 | 第16-18页 |
| 1.2.4 MFC性能影响因素 | 第18-20页 |
| 1.3 MFC阴极ORR催化剂研究现状 | 第20-25页 |
| 1.4 微生物燃料电池空气阴极制作的研究现状 | 第25页 |
| 1.5 本课题的主要工作 | 第25-29页 |
| 1.5.1 已有研究工作的不足 | 第25-26页 |
| 1.5.2 本课题研究内容及创新点 | 第26-29页 |
| 2 实验设计及方法 | 第29-41页 |
| 2.1 实验试剂与材料 | 第29-30页 |
| 2.2 实验仪器 | 第30-31页 |
| 2.3 MFC反应器结构及电极制作 | 第31-32页 |
| 2.3.1 单室空气阴极MFC | 第31-32页 |
| 2.3.2 MFC阳极制作及预处理 | 第32页 |
| 2.3.3 MFC空气阴极制作 | 第32页 |
| 2.4 材料物理表征方法 | 第32-35页 |
| 2.4.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征 | 第32页 |
| 2.4.2 场发射透射电子显微镜(TEM)表征 | 第32-33页 |
| 2.4.3 比表面积与孔径分布测定 | 第33-34页 |
| 2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)表征 | 第34页 |
| 2.4.5 X射线衍射光谱(XRD)表征 | 第34-35页 |
| 2.4.6 拉曼光谱分析 | 第35页 |
| 2.4.7 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)表征 | 第35页 |
| 2.5 电化学测试方法 | 第35-38页 |
| 2.5.1 线性电势扫描伏安法 | 第35-36页 |
| 2.5.2 旋转环盘电极(RRDE)测试 | 第36-37页 |
| 2.5.3 电化学阻抗谱 | 第37-38页 |
| 2.5.4 恒电势法 | 第38页 |
| 2.6 MFC接种与启动 | 第38页 |
| 2.7 MFC系统评价指标及测量方法 | 第38-41页 |
| 2.7.1 MFC电压及阴阳极电势 | 第38-39页 |
| 2.7.2 MFC阴、阳极极化曲线及功率密度曲线 | 第39-41页 |
| 3 氮自掺杂ORR催化剂及MFC的传输特性和性能特性 | 第41-59页 |
| 3.1 引言 | 第41-42页 |
| 3.2 实验部分 | 第42-43页 |
| 3.2.1 ORR催化剂材料选取及制备 | 第42-43页 |
| 3.2.2 材料物理表征 | 第43页 |
| 3.2.3 催化剂电化学测试 | 第43页 |
| 3.2.4 MFC电池产电性能测试 | 第43页 |
| 3.3 结果与讨论 | 第43-58页 |
| 3.3.1 不同碳化温度对催化剂微观形貌及孔隙结构的影响 | 第43-46页 |
| 3.3.2 不同碳化温度对催化剂石墨化程度的影响 | 第46-47页 |
| 3.3.3 不同碳化温度对催化剂自掺杂效果的影响 | 第47-50页 |
| 3.3.4 不同碳化温度对催化剂ORR催化性能的影响 | 第50-53页 |
| 3.3.5 负载不同碳化温度催化剂的MFC产电特性和传输特性 | 第53-58页 |
| 3.4 本章小结 | 第58-59页 |
| 4 Fe/N-CORR催化剂及MFC的传输特性和性能特性 | 第59-89页 |
| 4.1 引言 | 第59-60页 |
| 4.2 实验方法 | 第60-61页 |
| 4.2.1 ORR催化剂材料选取及制备 | 第60页 |
| 4.2.2 材料物理表征 | 第60-61页 |
| 4.2.3 电化学测试 | 第61页 |
| 4.2.4 MFC电池产电性能测试 | 第61页 |
| 4.3 结果与讨论 | 第61-86页 |
| 4.3.1 铁元素价态对催化剂微观形貌及孔隙结构的影响 | 第61-63页 |
| 4.3.2 铁元素价态对催化剂表面缺陷的影响 | 第63-65页 |
| 4.3.3 铁元素价态对催化剂杂原子掺杂效果的影响 | 第65-71页 |
| 4.3.4 铁元素价态对催化剂ORR催化活性的影响 | 第71-72页 |
| 4.3.5 负载不同Fe/N-C催化剂MFC的传输特性和产电特性 | 第72-76页 |
| 4.3.6 水热Fe~(2+)浓度对催化剂微观形貌及孔隙结构的影响 | 第76-78页 |
| 4.3.7 水热Fe~(2+)浓度对催化剂表面缺陷的影响 | 第78-80页 |
| 4.3.8 水热Fe~(2+)浓度对催化剂杂原子掺杂效果的影响 | 第80-85页 |
| 4.3.9 水热Fe~(2+)浓度对催化剂ORR催化活性的影响 | 第85页 |
| 4.3.10 负载不同Fe~(2+)浓度水热Fe/N-C催化剂MFC的产电特性 | 第85-86页 |
| 4.4 本章小结 | 第86-89页 |
| 5 一体式管式空气阴极及MFC的传输特性和性能特性 | 第89-101页 |
| 5.1 引言 | 第89页 |
| 5.2 实验部分 | 第89-91页 |
| 5.2.1 材料选取及空气阴极制作 | 第89-90页 |
| 5.2.2 材料物理表征 | 第90页 |
| 5.2.3 电化学测试 | 第90页 |
| 5.2.4 MFC反应器结构 | 第90-91页 |
| 5.2.5 MFC电池产电性能测试 | 第91页 |
| 5.3 结果与讨论 | 第91-98页 |
| 5.3.1 水热Fe~(3+)对空气阴极微观形貌和孔隙结构的影响 | 第91-93页 |
| 5.3.2 水热Fe~(3+)对空气阴极表面缺陷程度的影响 | 第93-94页 |
| 5.3.3 水热Fe~(3+)对空气阴极杂原子掺杂的影响 | 第94-96页 |
| 5.3.4 水热Fe~(3+)对空气阴极ORR催化活性的影响 | 第96页 |
| 5.3.5 水热Fe~(3+)对空气阴极组装的MFC产电特性及传输特性的影响 | 第96-98页 |
| 5.4 本章小结 | 第98-101页 |
| 6 结论与展望 | 第101-105页 |
| 6.1 本文主要结论 | 第101-103页 |
| 6.2 本文主要创新点 | 第103-104页 |
| 6.3 后继研究工作展望 | 第104-105页 |
| 致谢 | 第105-107页 |
| 参考文献 | 第107-117页 |
| 附录 | 第117-118页 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录 | 第117页 |
| B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目 | 第117页 |
| C.作者在攻读硕士学位期间获得的荣誉 | 第117-118页 |
