Page 190 - 《精细化工》2022年第12期
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            内阻是影响功率密度大小的重要因素，高的最大功                             rGO-MFC；而 Cu 2 O/rGO 阴极因具有良好的电化学
            率密度建立在低内阻的基础上             [36] 。采用 EIS 曲线分析        性能，提高了 MFC 阴极对电子的消耗，间接改善了
            Pt/C-MFC 和 Cu 2O/rGO-MFC 的内阻分布情况，结果                阳极回收电子的效率，从而促进了 MFC 的产电性能。
            如图 6c 和表 1 所示。由图 6c 和表 1 可以发现， Cu 2 O/
            rGO-MFC 和 Pt/C-MFC 的 R s 分别为 20.32 和 19.27 Ω，
            两者差别不大，主要是 Cu 2 O/rGO-MFC 和 Pt/C-MFC
            体系中的溶液成分、离子浓度和电池结构基本一致。
            但是 Cu 2 O/rGO-MFC 的 R ct （71.64 Ω）和 W o （2.13 Ω）
            均明显小于 Pt/C-MFC（R ct =130.6 Ω，W o =4.57 Ω），
            说明 Cu 2 O/rGO 复合材料修饰阴极后降低了电子转
            移阻抗和溶液离子的扩散阻抗，改善了 MFC 的电催
            化活性和电子转移效率。因此，Cu 2 O/rGO-MFC 可
            以实现更好的产电性能。以上结果表明，Cu 2 O/rGO
            复合材料修饰阴极改善了 MFC 的产电性能。

            表 1  Pt/C-MFC 和 Cu 2 O/rGO-MFC 模拟电路的拟合结果
            Table 1    Fitting results of Pt/C-MFC and Cu 2 O/rGO-MFC
                    based on the equivalent model
                                                         2
                 反应器        R s/Ω   R ct/Ω   W o/Ω  CPE/(μF/cm )
             Pt/C-MFC       19.27  130.60  4.57     0.72
             Cu 2O/rGO-MFC  20.32   71.64  2.13     0.63

            2.3.2  Cu 2 O/rGO 修饰阴极对 MFC 脱氮性能的影响
                 为研究 Cu 2 O/rGO 阴极应用于单室 MFC 的实用
            性，测量 Pt/C-MFC 和 Cu 2 O/rGO-MFC 对 COD 和
                                –
               –
            NO 3 -N 的去除率、NO 2 -N 的积累量，结果如图 7 所
            示。由图 7a 可知，Cu 2 O/rGO-MFC 在 3 个运行周期
            中 COD 去除率分别为 82.70%±0.20%、92.58%±0.39%、
            99.53%±0.42%，平均去除率为 91.60%。Pt/C-MFC
            在 3 个运行周期中 COD 去除率分别为 77.40%±
            0.45%、92.26%±0.66%、99.47%±0.75%，平均去除
            率为 89.71%；即 Cu 2 O/rGO-MFC 对 COD 的去除效
            果稍高于 Pt/C-MFC，同时高于 Pt-Fe 修饰阴极的
            MFC 处理生活污水的 COD 去除率（55.7%）              [37] ，说
            明经 Cu 2 O/rGO 复合材料修饰阴极后，MFC 还原
            COD 产生的理论电子数量并未受到影响，且较
            Pt/C-MFC 稍有提高。但值得关注的是，Cu 2 O/rGO-
            MFC 的输出电压却明显高于 Pt/C-MFC（图 6a）。库
            仑效率是指在一次循环中以电流形式回收的电子与
            理论总电子的百分比，可用来评价 MFC 电子回收效
            率。由图 7b 可知，Cu 2 O/rGO-MFC 在 3 个运行周期
            中库仑效率（24.63%±0.25%、34.77%±0.21%、36.65%±
            0.11%）均高于 Pt/C-MFC（13.48%±0.16%、3.80%±
                                                               图 7  Pt/C-MFC 和 Cu 2 O/rGO-MFC 的 COD 去除率（a）、库
            0.16%、4.85%±0.10%），且 Cu 2 O/rGO-MFC 的平均                 仑效率（b）、NO 3 -N 去除率（c）及 NO 2 -N 积累量（d）
                                                                                 –
                                                                                                  –
            库仑效率（32.02%）比 Pt/C-MFC（7.38%）提高了                   Fig. 7    COD removal rate (a), coulomb efficiency (b), NO 3 -N
                                                                                                          –
                                                                                         –
            333.88%，而且，还高于王奥林           [38] 报道的 MnO 2 /GNS          removal rate (c) and NO 3 -N  accumulation (d) of
            修饰阴极的 MFC 的库仑效率（15.4%）。结果表明，                             Pt/C-MFC and Cu 2 O/rGO-MFC

            Pt/C-MFC 降解有机物产生的电子没有被产电菌充分                            由图 7c 可知，Cu 2 O/rGO-MFC 可以实现对
            用于发电，而更多是被非产电菌用于自身生长来适应                            NO 3 -N 的还原，而且还原效果较 Pt/C-MFC 优异。
                                                                  –
               –
            NO 3 -N 水环境，致使 Pt/C-MFC 输出电压低于 Cu 2 O/             在 3 h 时，Cu 2 O/rGO-MFC 已完成 NO 3 -N 的去除，
                                                                                                 –
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