摘要本研究旨在通过简单的一步电沉积法，将聚吡咯/二氧化锰复合物电沉积到 石墨毡阳极表面，并应用于生物电化学系统作阳极材料，提高苯酚降解的效率。 实验通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和 X 射线光电子能谱，证明了聚吡咯/二氧化 锰复合物成功电沉积于石墨毡表面。采用循环伏安、电阻抗谱图和计时电位的测 试方法分析改性石墨毡电极的电化学性能。其次，相比空白石墨毡电极，在聚吡 咯/二氧化锰复合物存在的情况下，改性电极表现出更高的电流，更低的电阻，证 实了聚吡咯/二氧化锰修饰电极的电化学性能明显提高。聚吡咯/二氧化锰改性电极 作为生物电化学反应器的阳极时，库伦效率高达 17。3±0。5%，这远远高于聚吡咯改 性电极 12。1±2。4%的库伦效率和空白石墨毡 6。6±1。3%的库伦效率。另外，应用了 聚吡咯/二氧化锰改性电极的生物电化学反应器还表现出优异的苯酚降解性能且 系统运行的长期稳定性，具有可行性。这些都说明聚吡咯/二氧化锰改性电极在生 物电化学领域具有良好的发展前景。78376

毕业论文关键词 生物电化学系统 改性电极 苯酚 二氧化锰 聚吡咯

Title The application of manganese dioxide modifide graphite felt electrode  in  bioelectrochemical system

Abstract Facile one-step electrodeposition of polypyrrole (PPy)/MnO2  composite  onto graphite felt (GF) electrode was investigated in this study。 The as-prepared  electrode was used as an efficient anode for recalcitrant phenol degradation in bioelectrochemical system (BES)。The successful coating of PPy/MnO2 onto GF surface was confirmed by scanning electron microscopy, Raman spectrum and XPS。  Cyclic voltammetry, electrical impedance spectroscopy and chronoamperometry was conducted to characterize the electrochemical property of the modified GF。 Coulombic efficiencies (CE) of 17。3±0。5% in BES using PPy/β-MnO2 modified GF as anode was much higher than those in BES using PPy modified GF and blank GF as anode, which were as low as 12。1±2。4% and 6。6±1。3%, respectively。 In addition, the BES reactors using PPy/MnO2 modified GF also exhibited the superior degradation performance towards phenol, as well as the feasibility for long-term application。 It was suggested that PPy/MnO2 modified GF electrode should have a promising future in BES application。

Keywords Bioelectrochemical system Electrode modification phenol MnO2 Polypyrrole

目 录

1  引言 1

1。1 生物电化学技术（BESs）简介 1

1。2 BESs 中阳极材料的研究现状 1

1。2。1 碳材料基材 1

1。2。2 导电聚合物改性电极 1

1。2。3 金属基改性电极 2

1。3 研究课题的提出和内容 2

1。3。1 研究课题的提出 2

1。3。2 研究内容 3

2  实验材料与方法 4

2。1 实验材料