FeS_(2)/还原氧化石墨烯复合物修饰碳布电极所制微生物燃料电池阳极的产电性能研究

调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰碳布电极。以修饰碳布电极构建微生物燃料电池(MFCs)阳极,并在阳极溶液中添加活性大肠杆菌培养液,用作MFCs生物催化剂;以碳纸小片构建MFCs阴极,和阳极构成双室型MFCs,以考察MFCs的产电性能。结果表明,FeS_(2)/rGO为呈薄纳米片层结构的rGO与呈片状的白铁矿FeS_(2)和黄铁矿FeS_(2)的混合物或呈八面体结构的黄铁矿FeS_(2)自组装形成的微球,以其修饰碳布电极制成MFCs阳极后,产电功率得到不同程度的提高,其中以FeS_(2)(50)/rGO制得的MFCs阳极在1.0 mV·s^(-1)扫描速率下的最大功率密度可达2 984.8 mW·m^(-2),是rGO以及裸碳布所构建MFCs阳极的1.7倍和2.5倍。循环伏安和电化学阻抗谱测试结果显示,FeS_(2)(50)/rGO修饰的碳布电极的电活性面积较大,FeS_(2)(50)/rGO和活性大肠杆菌间的胞外电子转移效率较高,二者协同作用,提升了MFCs的功率密度。

FeS_2/RGO纳米复合材料的制备及热电池放电性能

以氯化亚铁、硫代硫酸钠和氧化石墨烯(GO)为原料,采用水热法制备FeS_2/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对FeS_2/RGO复合材料进行了表征。结果表明,在水热反应过程中加入GO可以防止FeS_2颗粒的团聚,使FeS_2形成疏松的球状颗粒。采用Li Cl-KCl电解质,在450℃以100m A/cm^2电流密度放电时,截止1.5 V时,FeS_2/RGO比容量为314.9 mAh/g,较FeS_2高65.6 mAh/g;采用Li F-Li Cl-Li Br电解质,在500℃以100 mA/cm^2电流密度放电,截止1.5 V时,FeS_2/RGO放电比容量为302.3 mAh/g,较FeS_2高29.8 mAh/g。与FeS_2相比,加入石墨烯提高了正极材料的导电性,单体电池在放电过程中极化电阻相对较小,使得FeS_2/RGO复合材料表现出较高的放电比容量。

FeS_2/rGO的可控制备及其电催化析氢特性

为了获得较好的电催化析氢性能,将粒径尺寸约为20 nm的FeS_2纳米粒子与还原氧化石墨烯(rGO)进行复合,制备了FeS_2/rGO复合材料。分散性较好的FeS_2作为析氢反应的催化活性中心促进了H_2的生成;而导电性优异的rGO则提升了电子输运能力,正是这种有效协同作用的发挥,进一步提高了电催化析氢性能。通过优化FeS_2与rGO的投料比,在10 mA/cm^2处的过电位为130 mV。与此同时,FeS_2/rGO复合材料在酸性条件下展现出较为优异的电化学稳定性。因此,可控制备的FeS_2/rGO复合材料是一种有应用前景的析氢电催化剂。

FeS_2/RGO纳米复合材料的制备及热电池放电性能

结合FeS_2/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料的制备方法,对热电池放电性能进行分析,核心目的是在方法完善的同时,提高热电池放电的稳定性,促进产业的稳定发展,为现代FeS_2/RGO纳米复合材料的使用提供支持。