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离子液体中聚苯胺修饰电极的合成与对产电细菌催化电化学反应的影响的任务书 任务书 题目:离子液体中聚苯胺修饰电极的合成与对产电细菌催化电化学反应的影响 背景: 传统的有机溶剂中合成的聚苯胺修饰电极由于水溶性差、耐腐蚀性差等表面性质的限制,导致其应用范围受到一定的限制。而近年来,离子液体作为一种绿色、可再生、高效的新型溶剂,由于其毒性低、化学惰性强、水溶性好等优越性质,已经被广泛应用于电化学领域中。聚苯胺薄膜被广泛应用于各种传感器、催化剂、储能及光电子器件等领域,其中催化剂是其中的应用重点之一。通过将聚苯胺修饰在电极表面,可以有效地提高电极的电活性、电化学稳定性和生物相容性,从而在生物电化学体系中发挥更好的性能。同时,在离子液体的帮助下,聚苯胺修饰电极的合成具有更好的可控性和重现性。因此,将离子液体应用于聚苯胺修饰电极的合成中,具有很大的潜力。 产电细菌是一类能够利用有机废水产生电能的微生物。产电细菌在电化学反应中起到重要的催化作用,其中外膜呼吸酶是其产电性的主要限制因素之一。聚苯胺修饰电极的引入,不仅能够提供更好的电化学环境,增强外膜呼吸酶和电极之间的接触,还能够提高电化学反应速率和能量转化效率。对产电细菌催化电化学反应的研究对于开发可持续生态环境下废水资源的电化学转化具有重要意义。 任务: 1、综述聚苯胺修饰电极合成的常用方法,介绍离子液体的优越性质。 2、探索在不同离子液体中通过电化学方法合成聚苯胺修饰电极的工艺,并对比研究常规有机溶剂中合成的聚苯胺修饰电极的表面性质和电化学性质。 3、采用间充质电流阶跃法、循环伏安法等电化学方法,研究离子液体中聚苯胺修饰电极对产电细菌催化电化学反应的影响。 4、优化离子液体中聚苯胺修饰电极的制备工艺,探究其在产电细菌催化电化学反应中的最佳工作条件和机制。 5、以离子液体中聚苯胺修饰电极作为电化学催化剂,在模拟废水处理实验中进行产电细菌催化电化学反应,研究其对废水处理的效果。 要求: 1、深入了解聚苯胺修饰电极制备的理论基础,熟练掌握常用的电化学方法。 2、具有灵活的实验设计和技能,掌握离子液体的制备工艺,并在聚苯胺修饰电极合成中采用离子液体溶剂。 3、熟练掌握电化学方法和表面分析技术,实现离子液体中聚苯胺修饰电极对产电细菌催化电化学反应性能的评估。 4、熟悉废水处理实验的操作方法和常用指标的测定方法,分析离子液体中聚苯胺修饰电极在模拟废水处理中的实际效果。 5、对实验结果进行综合分析和总结,撰写实验报告,能够准确描述实验结果和现象,提出可靠的结论和建议。 参考文献: 1.Lin,Z.,&Li,H.(2019).Electrochemicalsynthesisofconductivepolymersinionicliquids:recentprogressandfutureprospects.Chemicalengineeringjournal,359,1458-1471. 2.Liu,J.,Sun,X.,Zang,Y.,Tong,S.,Geng,Y.,&Yan,Y.(2020).Nitrogenandoxygenco-dopedhierarchicalporouscarbonanchoredon3Dprintedgrapheneoxideaerogelviainsitupolymerizationforenhancedelectrochemicalperformance.Carbon,165,501-511. 3.Yarimaga,O.,Özcan,D.,&Erbil,M.(2018).DevelopmentofanelectrochemicalmicrobialcellequippedbyPEDOT:PSS/Pt-carbonnanoparticlemodifiedanodeforincreasinginpowerproductionandwastewatertreatmentefficiency.InternationalJournalofHydrogenEnergy,43(16),8091-8104.