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石墨烯/聚苯胺复合阳极的制备及在MFC中的应用
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学] X382[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]青岛科技大学化工学院 清洁化工过程山东省高校重点实验室,山东青岛266042
  • 相关基金:山东省自然科学基金项目(ZR2013BM012);国家自然科学基金项目(21276129);山东省高等学校科研计划项目(J11LB62).
中文摘要:

采用化学氧化还原法制备高纯度石墨烯(GR),利用电化学修饰法得到石墨烯/聚苯胺(GR/PANI)膜阳极,采用红外光谱(FI-IR)、X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)对所制备复合电极进行了表征,采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)考察了复合电极的电化学性能。将 GR/PANI 膜阳极应用于固定床微生物燃料电池(MFC),考察了电池的产电性能。均匀地附着在石墨烯表面,GR/PANI 膜电极具有良好可逆性,其电阻小、导电性良好。GR/PANI膜阳极应用于MFC,最大功率密度和开路电压分别为230.2 mW·m-2和834.6 mV,比未修饰阳极的最大功率密度和开路电压分别提高了110.6%和34.8%,GR/PANI膜阳极的表观内阻也由未修饰阳极的843.2Ω降低为469.4Ω,且电池启动时间大大缩短,产电稳定性增强。结果表明,GR/PANI复合物是一种优良的电极材料,GR/PANI膜阳极MFC具有良好的产电性能。

英文摘要:

Graphene (GR) was synthesized from natural graphene powder by chemical oxidation-reduction method. Graphene/polyaniline (GR/PANI) film anode was prepared by electrochemical modification and used in fixed-bed microbial fuel cell (MFC) to examine the electrochemical performance of the prepared anodes. The prepared anodes were characterized by IR spectrum, X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM), respectively. The electrochemical properties were studied by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Polyaniline evenly attached to graphene and GR/PANI film electrode had good reversibility, small resistance and good electrical conductivity. When the GR/PANI film anode was used in MFC, maximum output power density and open circuit voltage were up to 230.2 mW·m-2 and 834.6 mV respectively, 110.6% and 34.8% higher than those of unmodified anode. The resistance of GR/PANI film anode also decreased from 843.2Ωof the unmodified anode to 469.4Ω. The experiment results indicated that, the GR/PANI composite was an excellent electrode material, and the MFC with GR/PANI film anode showed good electricity production performance.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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