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摘要采用水解-水热法制备 Cu 掺杂的 Mn-Co 尖晶石型化合物（MnxCu1−xCo2O4）和碳负载尖晶石型化合物（MnxCu1−xCo2O4/C），并对不同元素掺杂比例水热法条 件进行了探索。通过循环伏安曲线等电化学测试比较了 MnxCu1−xCo2O4/C 的中性 条件下氧还原（ORR）性能，选择最优掺杂比例。通过 TEM、SEM、XRD、XPS 等表征，确定了物质的组成和形貌，解释中性条件下氧还原性能的差异。最后把催化剂用作双室微生物燃料电池（MFC）阴极催化剂，测试微生物燃料电池的性 能参数。实验结果表明：Mn0.6Cu0.4Co2O4/C 同时具有最好的电化学性能和最好的
MFC 产电性能。因此， Mn0.6Cu0.4Co2O4/C 为最优掺杂比例。68420
毕业论文关键词 Mn-Co 尖晶石型化合物 氧还原反应 微生物燃料电池 阴极催化剂Cu 掺杂 产电性能
Title Cu-doped Mn-Co spinel-type oxide used as cathodic catalyst toward oxygen reduction reaction for dual-chambered microbial fuel cells
Abstract
Cu-doped Mn-Co spinel-type oxide (MnxCu1-xCo2O4) and carbon black supported spinel oxide (MnxCu1-xCo2O4/C) were synthesized by hydrolysis - hydrothermal method, and the synthetic conditions were explored. We compared the ORR performance of the MnxCu1-xCo2O4/C and selected the optimal doping ratio by cyclic
voltammetry (CV) electrochemical test. Morphology characterizations by TEM、SEM、
XRD、XPS showed that the as-prepared MnxCu1-xCo2O4 nanoparticles with crystalline spinel structure were uniformly dispersed on the carbon black. Finally, the catalysts were used for dual-chambered microbial fuel cell (MFC) as cathodic catalysts. The
polarization curves were obtained. The results show that Mn0.6Cu0.4Co2O4/C has both the best electrocatalytic activity and the best power generation for MFC. Therefore, the optimal composition was Mn0.6Cu0.4Co2O4/C.
Keywords ： Mn-Co spinel-type oxide oxygen reduction reaction microbial fuel cell cathodic catalyst Cu-doped power generation
目 次
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 本课题研究内容与方法 4
2 实验材料与方法 6
2.1 研究路线 6
2.2 尖晶石型催化剂的制备 6
2.2.1 实验药品 7
2.2.2 实验仪器 8
2.2.3 合成主要步骤 8
2.3 微生物燃料电池的启动 9
2.3.1 MFC 构建 9
2.3.2 MFC 的启动和运行 10
2.3.3 实验仪器 10
2.3.4
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