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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)利用微生物作为催化剂将废水中可利用的有机物或无机物直接转化为电能,是一种将产电和污水净化合为一体的新型污水处理技术。通常情况下,MFC由阳极、阴极和质子交换膜组成。目前MFC面临的首要挑战是确保所用材料可得到最大的电能和功率输出。阳极材料直接影响细菌附着量、底物氧化程度和电子转移速度。因此选择具有潜力的阳极材料,进行表面修饰,进而解析阳极材质的表面特性对微生物燃料电池产电性能的影响,必将进一步推动微生物燃料电池的应用。本文从阳极材料改性出发,对石墨棒阳极进行修饰,制备了聚吡咯(PPy)膜阳极、聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNT)及聚苯胺/碳纳米管(PANI/CNT)复合阳极,并将其分别应用到厌氧流化床微生物燃料电池(AFBMFC)中,测试电池的产电性能及污水处理能力。主要研究结论如下:(1)用三种不同的电化学方法(恒电流法、恒电压法和循环伏安法)制备聚吡咯膜电极并应用到AFBMFC中。结果表明循环伏安法制备的修饰阳极AFBMFC产电性能最好,最大功率密度和开路电压分别为102.8 mW·m-2和771.2 mV,与恒电流法和恒电压法相比,最大功率密度分别提高了59.37%和10.18%,开路电压分别提高了40.24%和20.50%。利用循环伏安法制备聚吡咯膜,最佳制备条件为:选用H2SO4为质子酸,质子酸浓度为1.0 mol·L-1,吡咯单体浓度为0.2 mol·L-1,聚合圈数为24圈。(2)在聚吡咯中掺杂一定量的碳纳米管可有效的提高阳极的导电性,当掺杂量为5%时,复合电极的导电性最好,未修饰电极、PPy膜阳极和PPy/CNT复合阳极分别应用到AFBMFC中测试电池的产电性能及污水处理能力。未修饰电极、PPy膜电极、PPy/CNT膜阳极的MFC开路电压分别为589.3 mV、751.6 mV和793.3 mV,将极化曲线二次拟合后得到三条曲线的表观内阻分别为1968.96Ω、1457.71Ω和1002.76Ω,最大功率密度分别为37.86 mW·m-2、93.51 mW·m-2和150.54 mW·m-2。(3)采用电化学方法制备PPy/CNT、PANI/CNT复合阳极,将未修饰电极、PANI/CNT、PPy/CNT复合阳极分别应用到AFBMFC中,电池开路电压分别为556.93 mV、824.80 mV和827.39 mV,表观内阻依次为1790.09Ω、1038.05Ω和869.09Ω,最大功率密度依次达到37.76 mW·m-2、177.66 mW·m-2和201.51mW·m-2。