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言归正传,在这篇论文里,我们对比了这种碳纤维布和氨处理的BASF碳布作为MFC阳极材料时的功率输出。针对这类碳纤维布,我们使用了几种简单的碳纤维预处理方法,包括丙酮浸泡清洗、空气灼烧以及氨处理。丙酮浸泡清洗就是为了去掉纤维表面的胶质,当然泡完了一定别忘了用DI Water洗干净。空气灼烧是本论文的一个卖点,即在丙酮浸泡的基础上,将Mesh放入马弗炉,空气中450度灼烧30分钟(大家可以回头试试,好用的话别忘了引我的论文J)。氨处理Shaoan师兄报道过了,即NH3气氛下隔绝氧气加热一小时。实验使用生活污水接种,发现不经任何处理的Mesh产电很低。丙酮浸泡能够获得624mW/m2的功率输出,加热能将power提高19%,而氨处理能使功率提高28%,氨处理的Mesh要比BASF的Carbon Cloth高一点。使用MFC出水接种的MFCs功率大小顺序跟生活污水接种的MFCs相同,但整体性能都要好一些,各种预处理的差异也小一些。
论文的另一个卖点是使用了亚铁氰化钾循环伏安法比较各种阳极的电化学活性表面积和电极表面的传递系数。结果发现不处理的Mesh表面不导电(表面有不导电的胶质,我猜测)。加热处理和氨处理都能极大增加表面积,且增加的数值基本相同。可是氨处理和加热处理后的power不同,其中肯定另有原因…….于是做了XPS元素分析。结果发现Power随着N/C比例升高、O/C比例降低而增加。氨处理后N/C能增加一倍。原因嘛,可能是氨处理使电极表面携带了一些含氮的官能团。关于官能团的分析,我们小组也做了一些工作,待发表后与大家分享J。最后发现最大功率输出与电极表面传递系数有类似莫诺方程的关系。
上述工作是我在Logan实验室做的,其中热处理方法来源于HIT实验室。
参考阅读:
Wang, X., Cheng, S., Feng, Y., Merrill, D., Saito, T., Logan, B. E. The use of carbon mesh anodes and the effect of different pretreatment methods on power production in microbial fuel cells. Environmental Science & Technology, 2009, in press.
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