检索结果-南通市图书馆

S型异质结NiTiO_(3)/CdS光催化页岩气返排废水产氢性能研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 413-420页

作者：刘雪妍谭文雯王婧茹张茹徐龙君刘成伦重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 重庆大学化学化工学院重庆400044

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进... 详细信息

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进行表征,并通过光催化页岩气返排废水产氢实验测试其产氢性能。结果表明,NiTiO_(3)和CdS两者成功复合,15%NiTiO_(3)/CdS表现出最强的产氢性能(1568.9μmol/(g·h))和优异的循环利用潜力。本研究对开发高效稳定的S型异质结光催化剂、废水的多效利用及缓解能源短缺具有重要意义。

关键词：钛酸镍/硫化镉异质结光催化产氢页岩气返排废水

钴酸镍与磷化镍修饰阳极对MFC处理难降解废水的影响——以页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液为例

维普期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

钴酸镍与磷化镍修饰阳极对MFC处理难降解废水的影响——以页岩气...

作者：杨政鑫重庆大学

学位级别：硕士

伴随着全球工业化的高速发展和社会需求的不断增长,各类废水接连诱发环境污染问题,严重威胁着人类健康和生态环境安全,制约着社会和经济的可持续发展。页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液作为典型的难降解工业废水和生活废水,给生态系统带... 详细信息

伴随着全球工业化的高速发展和社会需求的不断增长,各类废水接连诱发环境污染问题,严重威胁着人类健康和生态环境安全,制约着社会和经济的可持续发展。页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液作为典型的难降解工业废水和生活废水,给生态系统带来了诸多危害,使水污染防治工作面临了严峻挑战。微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是一种绿色可持续的废水处理技术,能将水体中污染物的化学能转化为电能,为页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液的降解及资源化利用提供了新的思路。不过,MFC技术现仍处于实验研究阶段,其降解效果和产电性能尚不能满足商业化应用要求。阳极作为MFC的重要组成部分,担负着促进微生物富集、提升胞外电子传递效率和增强电池降解能力等功能,对MFC性能有着至关重要的影响。因此,通过开发高性能阳极以提升MFC在上述废水体系下的产电性能和降解效果,有利于推动MFC的实际应用,对于解决难降解废水的污染问题和缓解能源危机有着重要意义。本文采用恒电流焙烧两步法和循环伏安法分别制备了NiCoO碳布电极(NCOC)和Ni-P碳布电极(NPC),并利用一系列材料测试方法对电极的结构特征、化学组成、微观形貌和电化学性能进行了表征。待将上述电极用作H型双室MFC阳极后,通过输出电压、功率密度、表观内阻、阳极电荷转移电阻和有机质去除效果等探明了NCOC和NPC电极对MFC处理实际页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液的影响。考虑到返排废水中过高的盐度和有毒有害物质含量不利于MFC的长期运行,且有碍于MFC性能的进一步提高。所以,本文在后续研究中将上述两种废水等体积混合后作为阳极液,用以调节两种废水中的各类污染物质和离子含量,并保持阳极液中微生物所需的营养物质种类和总量适当。在该体系下,本文进一步考察了NCOC和NPC电极在复杂难降解废水中的性能特征,并初步探究了废水混合对MFC性能的影响。以页岩气返排废水为底物时,NCOC和NPC电极显著提升了MFC性能。其对应的最大功率密度分别达649.8 m W/m和436.1 m W/m,是碳布电极(CC)的11.7倍和7.8倍。在降解效果和能量转化效率方面,NCOC和NPC电极对应的化学需氧量(COD)去除率分别达61.5±2.0%(1040.4±34.1 mg/L)和67.2±2.0%(1136.7±34.1 mg/L),库仑效率为11.2±0.4%和9.7±0.3%,均优于CC电极对应的COD去除率(52.3±1.0%)和库仑效率(8.4±0.2%)。分析表明,NCOC和NPC电极出色的电化学性能、粗糙的表面形貌和良好的生物相容性有效促进了电活性微生物的富集,提高了电极与生物膜之间的电子传输速率,有益于生化反应的高效进行。以老龄垃圾渗滤液为底物时,NCOC和NPC电极对应的最大功率密度分别为502.9 m W/m和383.4 m W/m,均优于碳布电极(212.4 m W/m)。结合表征结果可知,NCOC和NPC电极良好的自身特性促进了生物膜的致密生长,使电极表面的电化学反应位点得到充分利用,驱使阳极胞外电子传递效率和生化反应速率提升,电池产电性能加强。在降解性能方面,由于老龄垃圾渗滤液可生化性较低,所以NCOC和NPC电极对应的COD去除率仅较CC电极(26.7±1.6%)而言小幅提升至27.0±1.1%(880.9±34.6 mg/L)和28.2±0.5%(917.7±17.3 mg/L),库仑效率分别为13.9±0.5%和17.8±0.3%。微生物群落结构分析结果表明,NCOC和NPC电极可促进Desulfobacterota菌群的富集,且电极生物膜在门水平上的优势电活性微生物总丰度高达99.0%和98.3%。以混合废水为底物时,NPC电极显著提升了电池的输出功率(1412.9 m W/m),其对应的MFC具有更长的稳态运行时间(30 d)和更高的库仑效率(38.0±1.4%)。结合表征结果可知,NPC电极的电化学性能优异,电极表面的生物膜生长情况良好,电极与生物膜之间的电荷转移效率高,电子传输至电极表面的概率更大。此外,NPC电极生物膜中优势电活性微生物在门水平上的总丰度高达97.4%。与NPC电极不同,NCOC电极因受水体中固体微粒的影响而导致MFC表现出了较差的产电性能。不过,该电极促进了电池COD去除量(1103.4±69.3 mg/L)和库仑效率(15.6±1.0%)的提高,这可归因于阳极微生物群落结构的差异和NCOC电极自身较好的性能。通过对比分析了解到,混合废水可促进MFC性能的提升。总体而言,NCOC和NPC电极能有效增强MFC在页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液体系下的性能,对基于混合废水的MFC性能有不同程度的提升功效。此外,页岩气返排废水和老龄垃圾渗滤液之间存在的协同效用有利于MFC性能的

关键词：微生物燃料电池钴酸镍/磷化镍修饰碳布页岩气返排废水老龄垃圾渗滤液难降解废水处理

改性Co3O4对微生物燃料电池处理垃圾渗滤液混合页岩气返排废水性能的影响

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

改性Co3O4对微生物燃料电池处理垃圾渗滤液混合页岩气返排废水性...

作者：张腾重庆大学

学位级别：硕士

随着社会的高速发展和资源的过度开发利用,环境安全问题在我国乃至世界范围内尤为突显,废水处理已成为当前环境安全问题的重点部分。其中,老龄垃圾渗滤液为垃圾填埋场产生的污染物,页岩气返排废水是页岩气开采过程中产生的废水,两者处... 详细信息

随着社会的高速发展和资源的过度开发利用,环境安全问题在我国乃至世界范围内尤为突显,废水处理已成为当前环境安全问题的重点部分。其中,老龄垃圾渗滤液为垃圾填埋场产生的污染物,页岩气返排废水是页岩气开采过程中产生的废水,两者处理不当都会对环境产生较大的危害。传统污水处理工艺能耗大、处理费用高昂、资源化利用率不高,而微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFC)能够将有机污染物的化学能通过微生物催化反应转化为电能,可以做到在降解废水中有机物的同时产生电能。提高MFC性能的核心之一是制备出高效的电极材料,因此,本文以CoO为基础,通过Y分子筛复合、氢氟酸处理和MoS复合三种方式对CoO进行改性,以提高其催化性能,进而提升MFC的产电和污染物降解性能。采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、比表面积和孔径分析(BET)等测试手段对所制备催化材料的结构、微观形貌和比表面积等进行表征分析。将改性CoO催化剂涂敷到碳布上作为阳极,构建单室MFC处理老龄垃圾渗滤液和页岩气返排废水的混合废液,通过对电池的输出电压、功率密度、运行前后的化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)、氨氮(NH-N)等指标的测试,评估了催化材料对MFC产电性能和污染物降解效果的影响。通过浸渍-焙烧法制备出CoO/Y复合催化剂,通过电化学循环伏安测试和Tafel测试确定CoO占30%为最佳复合比例,其峰电流密度可达1.15 A/m,Tafel交换电流密度为0.054 m A/cm。微观形貌分析表明,CoO单样团聚成球状,而在CoO/Y中,CoO均匀分布于Na Y骨架表面,BET测试证明其比表面积的增大,暴露更多的活性位点,有利于催化反应的进行。将复合催化剂涂敷在碳布上作为阳极构建四组单室MFC,处理垃圾渗滤液和页岩气返排废水的混合废液,CoO/Y组MFC的产电性能最佳,最大稳定输出电压可达466 m V,最大功率密度为1140m W/m,与空白碳布组MFC相比,产电性能提升较大。对COD和氨氮去除率最高可达33.74%和50.66%,表明所构建的MFC处理垃圾渗滤液和页岩气返排废水的混合废水可以实现产电并具有一定的污染物降解效果。利用水热-焙烧法制备出CoO/Y复合催化剂,再用氢氟酸溶液对样品做进一步改性,得到的最优样H-CoO/Y在电化学测试中峰电流密度可达6.45 A/m,Tafel交换电流密度可达0.038 m A/cm。阳极催化剂对MFC的产电性能具有较大的影响,H-CoO/Y组MFC的产电性能表现最佳,其最大稳定输出电压可达448 m V,而四组MFC对混合废液中COD的去除率差异较小,对氨氮的去除率可达40%以上。通过两步水热法成功制备出CoO/MoS复合催化材料,当MoS质量分数为20%时,CoO/MoS复合催化材料性能最佳,MoS的加入使复合催化剂的导电性和催化性能均有所提升。CoO/MoS复合催化材料中纳米棒状的CoO和薄片状的MoS相互交织叠加,CoO的团聚现象减弱。构建的四组单室MFC中,CoO/MoS组MFC表现出最佳的产电性能,其最大稳定输出电压可达539 m V,最大功率密度可达2221 m W/m,负载有催化剂的MFC氨氮去除率相比于空白碳布MFC有10%左右的提升。

关键词：微生物燃料电池改性四氧化三钴老龄垃圾渗滤液页岩气返排废水废水处理

Ni-MOF/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S合成及其光催化废水制氢研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

燃料化学学报（中英文） 2024年第1期52卷 97-104页

作者：蒋灶徐龙君刘成伦重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学化学化工学院重庆400044

为了提升Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的光催化产氢性能,采用水热法制备了Ni-MOF改性Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合光催化剂,通过XRD、SEM、TEM、XPS等分析方法对制备样品的结构及光电化学性能进行了表征,并研究了其光催化垃圾渗滤液混合页岩气返排废水... 详细信息

为了提升Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的光催化产氢性能,采用水热法制备了Ni-MOF改性Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合光催化剂,通过XRD、SEM、TEM、XPS等分析方法对制备样品的结构及光电化学性能进行了表征,并研究了其光催化垃圾渗滤液混合页岩气返排废水制氢的可行性及动力学特征。结果表明,Zn_(0.5)Cd_(0.5)S主要呈现为纳米颗粒状结构,Ni-MOF主要由长约为10 μm、宽约为9 μm的超薄方形片构成,当Ni-MOF与Zn_(0.5)Cd_(0.5)S复合时,Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒沉积在Ni-MOF方形片的表面,粒径显著降低,减少了Zn_(0.5)Cd_(0.5)S纳米颗粒的团聚,光吸收范围出现了蓝移,但仍然具有优异的可见光响应能力。质量分数为15%的Ni-MOF/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S在垃圾渗滤液混合页岩气返排废水中展现出最优的光催化产氢性能,模拟太阳光照射3 h产氢量达1887 μmol,产氢过程遵从零级反应动力学模型,产氢速率为685.9 μmol/h,约为Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的5.7倍。

关键词： Zn_(0.5)Cd_(0.5)S Ni-MOF 垃圾渗滤液页岩气返排废水光催化产氢

煤基多孔炭材料的制备及其在微生物燃料电池中的应用

维普期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤基多孔炭材料的制备及其在微生物燃料电池中的应用

作者：苏华仁重庆大学

学位级别：硕士

随着社会的高速发展和资源的过度开发利用,环境安全问题在我国乃至世界范围内尤为突显,废水处理已成为当前环境安全的重点问题。其中,页岩气返排废水是页岩气开采过程中产生的废水,老龄垃圾渗滤液为垃圾填埋场产生的污染物,两者处理不... 详细信息

随着社会的高速发展和资源的过度开发利用,环境安全问题在我国乃至世界范围内尤为突显,废水处理已成为当前环境安全的重点问题。其中,页岩气返排废水是页岩气开采过程中产生的废水,老龄垃圾渗滤液为垃圾填埋场产生的污染物,两者处理不当都会对环境产生较大的危害。传统污水处理工艺能耗大、处理费用高昂,而微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）能够将有机污染物的化学能通过微生物催化反应转化为电能,由此做到在降解废水中有机物的同时产生电能。开发高性能阳极材料以提高MFC的产电性能,并有效降解难降解废水,成为当前MFC研究的热点和难点。煤基多孔炭因其具有高比表面积、优异的电化学性质和良好的化学稳定性而备受关注。本文以模板法和金属掺杂法制备了煤基多孔炭阳极材料,探究其在MFC处理页岩气返排废水及其混合废水领域的应用。采用氧化镁模板剂制备的煤基多孔炭,比表面积、石墨化程度和含氧官能团的含量得到提高,催化反应能力增强。在处理页岩气返排废水的双室微生物燃料电池中,氧化镁模板煤基多孔炭阳极表现出了最佳的产电性能,其最大稳定输出电压达611.1 m V,最大功率密度为880.2 m W/m2,同时对化学需氧量（COD）和氨氮的去除率也最佳,分别为33.2±1.3%和31.7±1.1%。电化学测试表明,负载氧化镁模板多孔炭可显著降低阳极的电荷转移电阻,提高交换电流密度,有效地提升了电化学性能。研究还发现,页岩气返排废水中的高盐浓度对微生物有抑制作用。为了提高处理效率,将页岩气返排废水与老龄垃圾渗滤液混合处理,并与同组微生物燃料电池进行比较。结果显示,负载氧化镁模板煤基多孔炭的微生物燃料电池在处理混合废水时,最大稳定输出电压可达633.1 m V,最大功率密度为1385.5 m W/m2,同时对COD和氨氮的去除率最高可达46.1±2.6%和53.6±1.5%。与处理纯页岩气返排废水相比,产电性能和降解性能均显著提高。群落分析证明,丰富的微生物多样性和良好的均匀性是提高微生物燃料电池性能的原因。采用乙酸镍掺杂制备镍掺杂煤基多孔炭,并将其作为MFC阳极材料,构建了双室微生物燃料电池。与未改性的多孔炭相比,镍掺杂煤基多孔炭的比表面积、石墨化程度和含氧官能团的含量均有所提升,且表面负载了Ni/Ni O颗粒,为多孔炭提供了更多的活性位点。处理垃圾渗滤液和页岩气返排废水的混合废水时,与空白碳布阳极相比,负载镍掺杂煤基多孔炭的MFC具有更佳的产电性能,最大稳定输出电压可达633.4 m V,最大功率密度为1129.7 m W/m2,COD和氨氮去除率分别可达48.5±2.1%和61.0±1.4%。镍掺杂煤基多孔炭对于提高阳极的电化学性能具有积极的影响,表现在电荷转移电阻降低,交换电流密度增加;镍掺杂提高了阳极生物群落的多样性和均匀性,进而增强了其性能表现。本研究表明煤基多孔炭在微生物燃料电池阳极的应用是可行性的,为煤基多孔炭在环境领域应用提供一种新的解决方案。

关键词：微生物燃料电池煤基多孔炭页岩气返排废水老龄垃圾渗滤液环境安全

钛酸镍-硫化镉基固溶体光催化材料的制备及产氢性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

钛酸镍-硫化镉基固溶体光催化材料的制备及产氢性能研究

作者：刘雪妍重庆大学

学位级别：硕士

目前,随着世界人口的不断增长,能源短缺已成为社会可持续发展所面临的重大挑战。氢能作为一种“绿色能源”已逐渐成为未来可持续发展中最有潜力的可替代能源。近年来,光催化制氢技术由于条件温和、绿色无污染,可以将太阳能直接转换为绿... 详细信息

目前,随着世界人口的不断增长,能源短缺已成为社会可持续发展所面临的重大挑战。氢能作为一种“绿色能源”已逐渐成为未来可持续发展中最有潜力的可替代能源。近年来,光催化制氢技术由于条件温和、绿色无污染,可以将太阳能直接转换为绿色氢能等优点,引起了科学界的广泛关注。本文首先通过构建固溶体的方式对CdS光催化剂进行改性,再将其与NiTiO3复合构建S型异质结光催化剂进一步提升固溶体的光催化性能,并应用于页岩气返排废水产氢,致力于实现页岩气返排废水的资源化利用。最后,对合成光催化剂的结构与性能进行了表征分析,阐明光催化页岩气返排废水的产氢机制。采用水热法成功合成了CdS、Cd In2S4和Mn0.4Cd0.6S光催化剂。合成的CdS呈现纳米颗粒状结构并伴有严重的团聚现象,Cd In2S4由直径在1.5-2μm之间的微球状结构组成,MnxCd1-xS由直径为60-90 nm的纳米颗粒构成而致团聚现象降低。在光催化页岩气返排废水产氢过程中,CdS与Cd In2S4的最佳牺牲试剂为10v/v%TEOA（三乙醇胺）溶液,MnxCd1-xS的最佳牺牲试剂为0.35 mol/L Na2S+0.25 mol/L Na2SO3组合溶液。其中,Mn0.4Cd0.6S在模拟太阳光光照3 h后,可以获得最高产氢量为638.7μmol,产氢速率为4417.0μmol·g-1·h-1,分别为CdS和Cd In2S4的16.1和6.7倍。合适的价带与导带位置、更大的比表面积以及更长的光生载流子寿命是导致Mn0.4Cd0.6S具有最优光催化活性的重要原因。采用两步水热法合成了三种NiTiO3/CdS、NiTiO3/Cd In2S4和NiTiO3/Mn0.4Cd0.6S复合光催化剂。在光催化页岩气返排废水产氢过程中,NTO/CS-15、NTO/CIS-20以及NTO/MCS-20分别呈现出最优的光催化产氢能力;其中,NTO/MCS-20的光催化产氢性能更优,优化后的产氢量最高为1869.3μmol,产氢速率为12241.6μmol·g-1·h-1,约为MCS的2.8倍。经过五次循环后,三种光催化剂的产氢量均能维持在初始产氢量的90%以上,表现出优异的光催化循环稳定性。机理分析表明,钛酸镍与硫化镉基固溶体界面上形成了S型异质结,光生电子跃迁至固溶体的导带位置与H+反应生成氢气,空穴则被牺牲试剂与页岩气返排废水中的部分物质消耗,使电子与空穴的复合得到进一步抑制,显著增强了催化剂的光生电子-空穴对的分离能力,降低了光生载流子的复合速率,延长了光生电荷的寿命,提高了光催化产氢性能。考虑成本及资源利用等因素,在三种光催化剂中,NTO/MCS在光催化页岩气返排废水产氢中具有应用潜力,可为光催化实际废水产氢提供参考。

关键词：硫化镉光催化产氢页岩气返排废水钛酸镍资源化利用