掺杂SGO@SiO_2的PVDF-g-PSSA共混质子交换膜的制备及性能评价

为了提高微生物燃料电池中质子交换膜(PEM)的综合性能,实验中使用正硅酸乙酯通过原位水解的方式将SiO_2穿插到磺化氧化石墨烯(SGO)上,再与自制PVDF-g-PSSA均聚物共混制备了新型共混质子交换膜。使用傅里叶漫反射光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对杂化颗粒进行表征,确定了SGO@SiO_2已成功制备.考察了不同SGO@SiO_2颗粒添加百分比对共混膜的物化性能和抗污染性能的影响,得出当SGO@SiO_2添加质量分数为1.0%时,共混质子交换膜的亲水接触角降低了22%、含水率提高了40%、溶胀率提高28%、断裂强度提高到37.3 MPa、IEC达到2.2 mmol/g、质子传导率提高到0.069 S/cm,QCM-D结果表明,共混膜的抗污染能力最强,即共混膜的综合性能达到最优.主要原因是加入SGO@SiO_2杂化颗粒的共混膜的性能同时受到了SiO_2和SGO的影响.SGO中—SO_3H的引入提高了共混膜的质子传导能力,亲水性的—SO_3H增加了膜的含水率,同时SGO较高的比表面积有利于分散无机颗粒之间的团聚.而SiO_2的引入能够提高共混膜的保湿性,抑制膜的溶胀,增强共混膜的机械强度和抗污染能力.     

含纳米Fe~0的质子交换膜制备及催化作用研究

为充分利用微生物燃料电池(MFC)阴极中产生的H_2O_2,同时提高电池的产电性能,在聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)均聚物中加入自制的磺化Fe~0-rGO纳米颗粒制备出含S-Fe~0-rGO的复合质子交换膜,并研究使用该膜的MFC-电Fenton系统的产电性能和阴极对模拟罗丹明B污水的降解能力。结果表明,S-Fe~0-rGO纳米颗粒添加质量分数为2.0%时,复合膜综合性能达到为优,水的质量分数达到31.1%,溶胀率达到9.7%,离子交换容量为2.1 mmol/L,质子传导率为60 m S/cm。添加S-Fe~0-rGO质量分数2.0%的复合膜的MFC在电压稳定阶段时阴极对质量浓度10 mg/L的罗丹明B的60 min的降解率达到99.54%,RhB溶液TOC去除率为57.48%。     

漂浮型TiO2/石墨烯复合催化剂的制备及其性能

以空心玻璃微珠(HGM)为载体,采用水热法制备漂浮型石墨烯(RGO)-TiO_2复合光催化剂。首先将超声分散后的氧化石墨烯(GO)负载于经预处理后的HGM表面,而后以钛酸四丁酯为前驱体,在不使用还原剂条件下采用一步水热法制备出TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。研究了压力、GO(RGO)含量对复合光催化剂性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解对象分析了复合光催化剂的光催化降解效果。结果表明:GO成功负载于空心玻璃微珠表面,并通过水热过程在空心玻璃微珠表面原位还原生成RGO,二氧化钛形成RGO/HGM复合结构。此后,锐钛矿型TiO_2在RGO/HGM复合结构表面自组装成核并均匀负载从而形成TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。与TiO_2/HGM复合材料相比,TiO_2/RGO/HGM复合材料具有增强的光催化降解活性,再循环后具有良好的降解效果。此外,还提出了加载在HGM表面的RGO和TiO_2的可能机理和形成过程。     

SiO_2-SO_3H杂化PVDF-g-PSSA膜的制备及抗污染研究

为改善PVDF-g-PSSA膜性能,探索应用于微生物燃料电池(MFC)的廉价高效,耐污染的质子交换膜。将磺化纳米Si O_2和Si O_2-SO_3H与PVDF-g-PSSS颗粒共混成膜,对其进行了表征,研究了主要性能及抗污染机制。结果表明,当Si O_2-SO_3H添加质量分数达5%时,改性膜的含水率(41.02%)、离子交换容量(3.18 mmol/g)、质子传导率(54.1 m S/cm)达到最优。在超纯水和50 mmol/L的磷酸盐缓冲溶液中,该膜较未改性前膜表面的蛋白质吸附量降低,吸附层更为疏松,有更低的负ζ电位,抗污染性较好。