| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-33页 |
| 1.1. 生物电化学系统的发展历程及工作原理 | 第12-13页 |
| 1.1.1. 生物电化学系统的发展历程 | 第12页 |
| 1.1.2. 生物电化学系统的工作原理 | 第12-13页 |
| 1.2. 生物电化学系统的电子传递机理 | 第13-22页 |
| 1.2.1. 生物阳极的电子传递机理—电子从细胞传递至电极 | 第14-19页 |
| 1.2.1.1. 直接电子传递 | 第15-18页 |
| 1.2.1.2. 间接电子传递 | 第18-19页 |
| 1.2.2. 生物阴极的电子传递机理—电子从电极传递至细胞 | 第19-22页 |
| 1.2.2.1. 直接电子传递 | 第20-21页 |
| 1.2.2.2. 间接电子传递 | 第21-22页 |
| 1.3. 生物阳极的电子传递动力学 | 第22-28页 |
| 1.3.1. 胞内电子传递过程 | 第23-25页 |
| 1.3.1.1. 电活性菌氧化电子供体的动力学 | 第24-25页 |
| 1.3.1.2. 电活性菌胞内电子传递动力学 | 第25页 |
| 1.3.2. 胞外电子传递过程 | 第25-28页 |
| 1.3.2.1. 单层电活性菌的胞外电子传递动力学 | 第26-27页 |
| 1.3.2.2. 多层电活性菌的阵列式导体胞外电子传递动力学 | 第27-28页 |
| 1.4. 生物阳极电化学特性的主要表征方法 | 第28-29页 |
| 1.4.1. 极化曲线 | 第28-29页 |
| 1.4.2. 循环伏安法 | 第29页 |
| 1.4.3. 电化学交流阻抗谱 | 第29页 |
| 1.5. 生物阳极主要利用的电子供体类型 | 第29-31页 |
| 1.5.1. 乙酸 | 第30页 |
| 1.5.2. 葡萄糖 | 第30-31页 |
| 1.5.3. 木质纤维素生物质 | 第31页 |
| 1.6. 关键科学间题 | 第31-32页 |
| 1.7. 主要研究内容 | 第32-33页 |
| 第二章 实验材料与方法 | 第33-44页 |
| 2.1. 实验仪器与化学试剂 | 第33-35页 |
| 2.2. 生物电化学系统的构建 | 第35-38页 |
| 2.2.1. 反应器的构型 | 第35-36页 |
| 2.2.2. 电极材料及阳离子交换膜 | 第36页 |
| 2.2.3. 反应体系中生物培养液的组成 | 第36-38页 |
| 2.3. 生物阳极的驯化培养 | 第38-39页 |
| 2.3.1. 微生物的来源 | 第38页 |
| 2.3.2. 电活性菌的驯化 | 第38-39页 |
| 2.4. 电化学分析及其它分析 | 第39-44页 |
| 2.4.1. 极化曲线及输出电流 | 第39页 |
| 2.4.2. 计时电流法 | 第39-40页 |
| 2.4.3. 循环伏安法 | 第40页 |
| 2.4.4. 电化学交流阻抗谱 | 第40页 |
| 2.4.5. 线性电流扫描法 | 第40页 |
| 2.4.6. 扫描电子显微镜 | 第40-41页 |
| 2.4.7. 群落分析及菌种鉴定 | 第41页 |
| 2.4.8. 其他分析与检测方法 | 第41-44页 |
| 第三章 不同胞外膜电子传递体对生物阳极输出电流的贡献权重 | 第44-53页 |
| 3.1. 引言 | 第44页 |
| 3.2. 主要实验过程 | 第44-45页 |
| 3.2.1. Butyrate-fed生物阳极的驯化 | 第44页 |
| 3.2.2. 电化学测试及相关分析 | 第44-45页 |
| 3.3. 结果与讨论 | 第45-52页 |
| 3.3.1. Butyrate-fed生物阳极胞外膜电子传递体的种类 | 第45-47页 |
| 3.3.2. Omi_1和Omi_2的产电贡献辨析—极化曲线 | 第47-48页 |
| 3.3.3. Omi_1和Omi_2的产电贡献辨析—电化学交流阻抗谱 | 第48-49页 |
| 3.3.4. Omi_1和Omi_2的产电贡献辨析—循环伏安曲线 | 第49-52页 |
| 3.4. 本章小结 | 第52-53页 |
| 第四章 胞外累积电荷密度应用于生物阳极极大电流的评估模型 | 第53-64页 |
| 4.1. 引言 | 第53-54页 |
| 4.2. 主要实验过程 | 第54-55页 |
| 4.2.1. 碳基电极材料的选择 | 第54页 |
| 4.2.2. 生物阳极的驯化及电流输出的考察 | 第54-55页 |
| 4.2.3. SEM及累积电荷密度的计算 | 第55页 |
| 4.3. 结果与讨论 | 第55-63页 |
| 4.3.1. T是生物阳极的一种重要电化学性质 | 第55-57页 |
| 4.3.2. GF生物阳极中τ与jmax的相互关系 | 第57-58页 |
| 4.3.3. T与jmax之间线性关系的验证(GFN、GR、cB及cP生物阳极) | 第58-60页 |
| 4.3.4. T与jmax之间线性关系对厚生物膜生物阳极的有效性 | 第60-63页 |
| 4.4. 本章小结 | 第63-64页 |
| 第五章 生物阳极胞外电子传递对典型环境因子的响应机制 | 第64-76页 |
| 5.1. 引言 | 第64页 |
| 5.2 主要实验过程 | 第64-65页 |
| 5.2.1. 生物阳极的驯化 | 第64页 |
| 5.2.2. 电化学运行及测试 | 第64-65页 |
| 5.3. 结果与讨论 | 第65-74页 |
| 5.3.1. 温度(T) | 第65-68页 |
| 5.3.2. pH | 第68-71页 |
| 5.3.3. 重金属(Cd~(2+)) | 第71-72页 |
| 5.3.4. 溶解氧(DO) | 第72-73页 |
| 5.3.5. 电子供体浓度(c) | 第73-74页 |
| 5.4. 本章小结 | 第74-76页 |
| 第六章 生物阳极胞外电子传递对运行模式的响应机制 | 第76-85页 |
| 6.1. 引言 | 第76-77页 |
| 6.2. 主要实验过程 | 第77-78页 |
| 6.2.1. 生物阳极的驯化培养 | 第77页 |
| 6.2.2. 废水的阴极芬顿处理 | 第77-78页 |
| 6.2.3. 生物阳极的电化学测试 | 第78页 |
| 6.3. 结果与讨论 | 第78-84页 |
| 6.3.1. 生物阳极在MFC、MSC及MEC模式下的输出电流 | 第78-79页 |
| 6.3.2. 生物阳极胞外膜电子传递体的分析 | 第79-81页 |
| 6.3.3. 生物阳极在MFC、MSC及MEC中功能化胞外膜电子传递体的数量 | 第81-83页 |
| 6.3.4. MFC、MSC及MEC对焦化废水的阴极芬顿处理 | 第83-84页 |
| 6.4. 本章小结 | 第84-85页 |
| 第七章 溶液-空气接触法强化生物阳极利用苯酚的产电机制 | 第85-94页 |
| 7.1. 引言 | 第85-86页 |
| 7.2. 主要实验过程 | 第86页 |
| 7.2.1. 生物阳极的驯化及电化学运行 | 第86页 |
| 7.2.2. 分析检测及菌群鉴定 | 第86页 |
| 7.3. 结果与讨论 | 第86-93页 |
| 7.3.1. 生物阳极利用苯酚产电的速率限制步骤 | 第86-88页 |
| 7.3.2. 溶液-空气接触法对生物阳极利用苯酚产电的强化特性 | 第88-89页 |
| 7.3.3. 苯酚的代谢中间产物 | 第89-92页 |
| 7.3.4. 溶液-空气接触法对生物阳极利用苯酚产电的强化机制 | 第92-93页 |
| 7.4. 本章小结 | 第93-94页 |
| 第八章 结论与展望 | 第94-96页 |
| 8.1. 结论 | 第94页 |
| 8.2. 展望 | 第94-96页 |
| References | 第96-116页 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 | 第116-117页 |
| 致谢 | 第117-118页 |
| 附件 | 第118页 |
