BiOBr基超声燃料电池构建与污染物去除研究

doi:10.11894/iwt.2019-0851

工业水处理 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (8): 43-47. doi: 10.11894/iwt.2019-0851

BiOBr基超声燃料电池构建与污染物去除研究

吴文伟^1,^2,³(),张牧原⁴,于婷婷^1,^2,^3,*(),陈光^1,^2,³,杨涛¹,刘青松^1,^2,³,滕永跃^1,^2,³,朱致远^1,^2,³,宋美旗^1,^2,³

1. 江苏海洋大学江苏省先进材料功能调控技术重点实验室, 江苏连云港 222005
2. 江苏海洋大学江苏省海洋生物资源与环境重点实验室, 江苏连云港 222005
3. 江苏海洋大学江苏省海洋生物产业技术协同创新中心, 江苏连云港 222005
4. 上海海洋大学海洋生态与环境学院, 上海 201306

收稿日期:2020-06-29 出版日期:2020-08-20 发布日期:2020-08-26
通讯作者: 于婷婷 E-mail:JacobWu711@outlook.com;ting@mail.dlut.edu.cn
作者简介:吴文伟(1997-), 本科。电话:13102001917, E-mail:JacobWu711@outlook.com
基金资助:
大学生创新创业训练计划资助(201911641006Z);江苏省自然科学基金资助项目(BK20181074);江苏省优势学科建设工程资助项目(CXKT20180311);连云港市博士后科研基金;江苏海洋大学人才引进项目资助(KQ18005);江苏海洋大学创新基金资助(Z2017003);江苏海洋大学江苏省先进材料功能调控技术重点实验室研究基金资助(AM201803)

Study on the construction and pollutant removal of BiOBr-base ultrasonic fuel cell

Wenwei Wu^1,^2,³(),Muyuan Zhang⁴,Tingting Yu^1,^2,^3,*(),Guang Chen^1,^2,³,Tao Yang¹,Qingsong Liu^1,^2,³,Yongyue Teng^1,^2,³,Zhiyuan Zhu^1,^2,³,Meiqi Song^1,^2,³

1. Jiangsu Key Laboratory of Function Control Technology for Advanced Materials, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222005, China
2. Jiangsu Key Laboratory of Marine Bioresources and Environment, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222005, China
3. Co-Innovation Center of Jiangsu Marine Bio-industry Technology, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222005, China
4. School of Marine Ecology and Environment, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China

Received:2020-06-29 Online:2020-08-20 Published:2020-08-26
Contact: Tingting Yu E-mail:JacobWu711@outlook.com;ting@mail.dlut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

在超声波催化条件下，构建以TiO₂/BiOBr和MoS₂为电极的超声催化燃料电池系统，对废水中的污染物罗丹明B（RhB）进行降解。该体系以复合材料TiO₂/BiOBr作为阳极，MoS₂为阴极，通过控制变量法改变二者催化剂比例、有无曝气条件、光照条件、底物浓度、电阻大小等单一变量研究对RhB的降解性能，对比不同催化剂负载量的降解效果，确定了MoS₂和TiO₂/BiOBr的负载量最佳比例。研究结果表明，在曝气、自然光条件下，m（TiO₂/BiOBr）：m（MoS₂）为1：5时，超声波辐照120 min后降解率最高达到99.7%。此外，可通过协同半导体材料的催化与压电性能来提高污染物的降解效率。

关键词: 超声波催化, 燃料电池, TiO₂/BiOBr, MoS₂, 罗丹明B

Abstract:

Ultrasonic catalytic fuel cell system with TiO₂/BiOBr and MoS₂ as electrodes was constructed under ultrasonic catalytic conditions to degrade Rhodamine B(RhB) in wastewater. With composite materials for the system of TiO₂/BiOBr as anode and MoS₂ as cathode, some single variable including the proportion of catalyst, with and without aeration condition, illumination condition, substrate concentration, resistance was controlled to study the degradation of RhB performance. Furthermore, by comparing different catalyst load, the degradation effect of MoS₂ was determined and the best proportion of TiO₂/BiOBr load. The results showed that under the condition of aeration, natural light, TiO₂/BiOBr and MoS₂ mass ratio is 1:5, the degradation efficiency reached 99.7% after ultrasonic irradiation for 120 min. In addition, this study proved that the degradation efficiency of pollutants could be improved by coordinating the catalytic and piezoelectric properties of semiconductor materials.

Key words: ultrasonic catalysis, fuel cell, TiO₂/BiOBr, MoS₂, Rhodamine B

中图分类号:

X703

吴文伟,张牧原,于婷婷,陈光,杨涛,刘青松,滕永跃,朱致远,宋美旗. BiOBr基超声燃料电池构建与污染物去除研究[J]. 工业水处理, 2020, 40(8): 43-47.

Wenwei Wu,Muyuan Zhang,Tingting Yu,Guang Chen,Tao Yang,Qingsong Liu,Yongyue Teng,Zhiyuan Zhu,Meiqi Song. Study on the construction and pollutant removal of BiOBr-base ultrasonic fuel cell[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(8): 43-47.

https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I8/43

图/表 8

参考文献 15

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时间/min	去除率（曝气）/%	去除率（无曝气）/%
0	0	0
30	14.2	9.7
40	47.2	29.9
50	55.5	47.5
60	70.8	54.4
70	80.7	60.5
80	85.5	65.0
90	90.5	70.1
120	91.3	73.9
150	92.5	77.8
210	94.0	80.8

时间/min	去除率（曝气）/%	去除率（无曝气）/%
0	0	0
30	14.2	9.7
40	47.2	29.9
50	55.5	47.5
60	70.8	54.4
70	80.7	60.5
80	85.5	65.0
90	90.5	70.1
120	91.3	73.9
150	92.5	77.8
210	94.0	80.8

光照	曝气	燃料电池	超声波	催化剂	去除率/%
√	√	√	√	√	99.7
	√	√	√	√	98.6
		√	√	√	96.8
			√	√	93.4
				√	80.8
					1.4

光照	曝气	燃料电池	超声波	催化剂	去除率/%
√	√	√	√	√	99.7
	√	√	√	√	98.6
		√	√	√	96.8
			√	√	93.4
				√	80.8
					1.4

时间/min	电压（无超声）/V	电压（超声）/V
0	0	0
30	0.001	0.021
40	0.003	0.027
50	0.007	0.032
60	0.013	0.035
70	0.014	0.036
80	0.015	0.038
90	0.016	0.037
120	0.017	0.036
150	0.018	0.035
210	0.019	0.032

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