【摘 要】
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挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）是危害环境和人类健康的主要大气污染物之一。光催化型微生物燃料电池（Photocatalytic-Microbial fuel cells,PMFC）可以耦合太阳能清洁利用技术和微生物燃料电池技术,是一种处理污染物的绿色可持续措施。将PMFC技术应用于环境污染物处理能够实现去除污染物和产电的双重目的,具有广阔的开发与利用前
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挥发性有机物（Volatile organic compounds,VOCs）是危害环境和人类健康的主要大气污染物之一。光催化型微生物燃料电池（Photocatalytic-Microbial fuel cells,PMFC）可以耦合太阳能清洁利用技术和微生物燃料电池技术,是一种处理污染物的绿色可持续措施。将PMFC技术应用于环境污染物处理能够实现去除污染物和产电的双重目的,具有广阔的开发与利用前景。但PMFC技术应用于气态VOCs处理尚处于起步阶段,还存在诸多瓶颈。本论文制备了纳米金刚石修饰氧化锌（ND/ZnO）复合光催化剂和三层结构的ND/ZnO光催化空气阴极。同时从污水处理厂取污泥进行微生物富集培养、污染物适应性驯化以及电驯化并接种到石墨上制备生物阳极。最后,将ND/ZnO光催化阴极与石墨生物阳极结合构建PMFC系统,并选用甲苯作为特征污染物研究PMFC系统降解VOCs时的性能及影响因素。结果表明:（1）ND/ZnO光催化空气阴极具有良好的性能。扫描电镜结果表明球状的ND纳米颗粒均匀地分散附着在棒状的ZnO表面上。电化学表征和降解实验的结果表明ND的加入使ZnO光催化性能有明显提高。相比于ZnO催化剂,复合催化剂ND/ZnO具有更好的光电流响应和更低的内部电阻,也有更高的甲苯降解效率。（2）ND/ZnO光催化阴极和生物阳极的协同作用使PMFC体系中气态甲苯的降解效果得到增强。在PMFC系统中甲苯降解率为61%。比单纯的MFC系统高42%,比ND/ZnO光催化系统高24%。PMFC系统降解甲苯时的最大功率密度为216.4 m W/m~2,表明PMFC能够实现同时去除甲苯和发电。（3）驯化过程对细菌群落具有定向选择效应。生物阳极微生物群落组成分析结果表明经过驯化后,Acetobacteraceae、Lactobacillus和Pseudomonas等具有芳香化合物降解活性的微生物,以及Clostridiaceae、Burkholderiaceae等可以在微生物燃料电池中进行放电活动的微生物成为优势菌群。
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