1。2  BESs 中阳极材料的研究现状

1。2。1 碳材料基材

碳材料包括石墨片、碳纸、碳布、碳毡、泡沫碳,网状玻碳,石墨颗粒,以及石墨纤维[2]。 其中石墨毡（GF）由于具有良好的稳定性、较好的导电性、高比表面积以及相对合理的价格, 被广泛用作阳极基材。然而石墨毡作为阳极，催化性能较差。为了提高该材料的催化性能， 还需进一步探究出合适的电极改性方法弥补石墨毡材料的缺陷。

1。2。2 导电聚合物改性电极

导电高分子材料具有价格低廉、环境危害小、掺杂后有良好导电性以及化学改性后具有 适宜的氧化还原活性等优点。在 BESs 领域,研究人员对导电高分子材料用来提升阳极材料的 导电性进行了大量的研究。其中一种初步的尝试就是在镀铂的碳布电极上修饰具有良好导电 性的聚苯胺（PANI）。BESs 中应用了 PANI 修饰的石墨毡电极后，功率密度能达到 2。9mW/m2, 比应用未修饰阳极时的功率密度要高,这主要归结于复合电极的比表面积增加了的缘故[3]。另 一种广泛研究的导电高分子是 PPy,BESs 应用 PPy 修饰的碳纸电极后，功率密度能够达到 452mW/m2,是应用了无修饰碳纸阳极时的两倍。这是因为电极经过修饰后,微生物更容易附着, 电极的生物相容性和比表面积大大提高[3]。并且据报道,聚吡咯的长链能够通过某种代谢途径 将电子从微生物的细胞膜内带出,加速胞外电子传递过程[4]。所以很多研究将碳材料与导电高分子材料复合从而获得机械性能更好且电化学性能更优的电极材料[5]。

1。2。3 金属基改性电极

一般金属材料具有相对碳材料更好的比电容性以及相对导电高分子材料更优良的电化学 稳定性。但金属材料本身稳定性和生物相容性较差，限制了其应用。另一类用于阳极修饰的 金属基材料是金属氧化物。虽然可将金属氧化物制成纳米材料来有效提高电极表面积，但大 多数的导电性较差。所以金属氧化物一般需要同其他导电性好的材料复合，来提高材料的可 适用性。Qiao 等[6]提出 PANI/介孔 TiO2 复合电极，相比空白电极，产电性能能优异。

1。3 研究课题的提出和内容

1。3。1 研究课题的提出

苯酚又称石碳酚，简称酚，弱酸性，具有特殊气味，是无色结晶体。常温下，苯酚易挥 发，温度达65℃时能与水混溶，易溶与有机溶剂乙醇、甘油等。苯酚是原型质毒物，能通过 皮肤、黏膜的接触吸入和经口服而进入人体内部。高浓度苯酚液能使蛋白质凝固，低浓度苯 酚能使蛋白质变形[7]。水体经含酚废水污染后，会抑制水体中生物的自然生长速度。水体中 含苯酚浓度达1～2mg/L时，鱼类会出现中毒症状；超过4～5mg/L时，鱼类另外则会大量死亡。 利用含酚废水灌溉庄稼，会使农作物枯萎和减产。酚具有毒性且难降解，故含酚废水成为难 以生化处理的废水，对人类和其它自然生物的危害极大[8]。随着石油化工、塑料、合成纤维、 焦化等工业的迅速发展，含酚废水也相应增多。因此，如何处理含酚废水是目前环境治理领 域的重要课题。

而 BESs 既能够回收利用微生物降解苯酚获得的能源，又能成功实现含苯酚废水的处理以 及废水处理的可持续性，可以说是最近含酚废水处理方法的热门研究方向。然而，BESs 的低 功率密度阻碍了它的实际应用。通过改性电极材料可以使产电量得到显著提高[9]，改善电学

性能。近年来，过渡金属氧化物复合材料和导电聚合物因电化学性能突出，在超级电容器、 锂离子电池和 BESs 领域的应用已有广泛研究[10-16]。这种复合材料的导电性、比电容和稳定性 均高于其组成物，表现出过渡金属氧化物和导电聚合物之间具有协同效应[10]。文献综述