光合細(xì)菌色素蛋白復(fù)合物的提取與生物太陽能電池的研究

【摘要】：基于生物體光合作用的原理而研制的太陽能電池，因其成本低、環(huán)境友好，具有極大的開發(fā)潛力。本文以一種光合細(xì)菌—紅假單胞菌為研究對(duì)象，對(duì)其培養(yǎng)、色素蛋白復(fù)合物的提取、色素蛋白敏化TiO2太陽能電池、以及光合細(xì)菌太陽能電池進(jìn)行了研究。 采用SMN培養(yǎng)基對(duì)光合細(xì)菌進(jìn)行液體和固體接種培養(yǎng)，探討了細(xì)菌的生長狀況，研究了光合細(xì)菌在光學(xué)顯微鏡和透射電鏡下的生物學(xué)形態(tài)。結(jié)果表明光合細(xì)菌經(jīng)革蘭氏染色呈紅色，形狀為桿形和弧形。 采用超聲波破碎和反復(fù)凍融相結(jié)合的方法從光合細(xì)菌中提取出了色素蛋白復(fù)合物的粗提物。結(jié)果表明，提取出的色素蛋白復(fù)合物在375nm、501nm、520nm、595nm、802nm和880nm處有吸收峰。將提取出的色素蛋白敏化TiO2太陽能電池，并對(duì)電池進(jìn)行了光電性能測(cè)試。結(jié)果表明，電池的開路電壓、短路電流和內(nèi)阻分別為279mV、10mA和27.9。 對(duì)新型光合細(xì)菌太陽能電池的組裝與電池性能進(jìn)行了研究，探討了陽極液中不同添加劑的加入對(duì)電池性能的影響，以及不同陽極材料對(duì)光合細(xì)菌太陽能電池的性能影響。結(jié)果表明，光合細(xì)菌太陽能電池在光照下可產(chǎn)生13μA的極化電流；葡萄糖和殼聚糖加入到電池陽極液中可使電池的光電流增大至21μA、27μA；蔗糖、蒽醌和醌氫醌加入到電池陽極液中對(duì)電池電流無顯著作用。分別以TiO2電極、摻蒽醌石墨電極、摻醌氫醌石墨電極和雙面石墨電極作為電池的工作電極，研究幾種電極對(duì)電池性能的影響。結(jié)果表明，幾種電極均有增大電池光電流的效果，其中尤以雙面石墨電極促進(jìn)效果最佳，光電流可增大至47.5μA。 【關(guān)鍵詞】：光合細(xì)菌太陽能電池 紅假單胞菌 色素蛋白復(fù)合物 陽極材料 葡萄糖
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4;TQ28
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義11-12
• 1.2 光合細(xì)菌12-15
• 1.2.1 光合細(xì)菌的分類12
• 1.2.2 光合細(xì)菌的生物特性12-13
• 1.2.3 光合細(xì)菌的細(xì)胞成分13-14
• 1.2.4 光合細(xì)菌的應(yīng)用14-15
• 1.3 色素蛋白復(fù)合物15-19
• 1.3.1 色素蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與功能15-17
• 1.3.2 色素蛋白復(fù)合物的提純方法17-19
• 1.4 染料敏化太陽能電池19-21
• 1.4.1 染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展19-20
• 1.4.2 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理20-21
• 1.4.3 染料敏化太陽能電池的光敏劑21
• 1.5 微生物太陽能電池21-22
• 1.5.1 微生物太陽能電池的結(jié)構(gòu)21
• 1.5.2 微生物太陽能電池的工作原理21-22
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容22-23
• 第2章 光合細(xì)菌的培養(yǎng)23-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品23-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品23-24
• 2.2 光合細(xì)菌的培養(yǎng)24-28
• 2.2.1 培養(yǎng)基的配制24-25
• 2.2.2 培養(yǎng)器材與培養(yǎng)基溶液的滅菌25
• 2.2.3 接種25-26
• 2.2.4 光合細(xì)菌培養(yǎng)26
• 2.2.5 生物周期的測(cè)定26-27
• 2.2.6 顯微鏡檢測(cè)27-28
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論28-32
• 2.3.1 光合細(xì)菌光照培養(yǎng)條件的探討28-31
• 2.3.2 光合細(xì)菌顯微鏡檢測(cè)的探討31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 色素蛋白復(fù)合物的提取及在太陽能電池中的應(yīng)用33-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品33-34
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品33-34
• 3.2 色素蛋白復(fù)合物的提取34-37
• 3.2.1 溶液的配制34-36
• 3.2.2 光合細(xì)菌的收集36
• 3.2.3 細(xì)胞壁的破碎36-37
• 3.2.4 膜蛋白的增溶37
• 3.2.5 色素蛋白復(fù)合物的提純37
• 3.3 染料敏化太陽能電池電極的制備37-39
• 3.3.1 TiO_2電極的制備37-38
• 3.3.2 石墨電極的制備38-39
• 3.4 染料敏化太陽能電池的性能39
• 3.4.1 色素蛋白復(fù)合物對(duì) TiO_2電極的敏化39
• 3.4.2 染料敏化太陽能電池的組裝及測(cè)試39
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論39-42
• 3.5.1 色素蛋白復(fù)合物提取條件的討論39-40
• 3.5.2 色素蛋白復(fù)合物的光譜分析40-41
• 3.5.3 染料敏化太陽能電池的石墨電極表征41-42
• 3.5.4 染料敏化太陽能電池的光電性能42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 光合細(xì)菌太陽能電池的構(gòu)建及性能研究43-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品43
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器43
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品43
• 4.2 光合細(xì)菌太陽能電池的構(gòu)建與性能43-45
• 4.2.1 電池的構(gòu)建43-44
• 4.2.2 電池的性能44-45
• 4.3 陽極液中不同添加劑對(duì)電池性能的影響45-47
• 4.3.1 陽極液中葡萄糖對(duì)電池性能的影響45-46
• 4.3.2 陽極液中蔗糖對(duì)電池的性能影響46
• 4.3.3 陽極液中殼聚糖對(duì)電池的性能影響46
• 4.3.4 陽極液中電子介體對(duì)電池的性能影響46-47
• 4.4 不同陽極材料對(duì)電池的性能影響47-50
• 4.4.1 TiO_2電極做工作電極的電池47-48
• 4.4.2 摻蒽醌石墨電極做工作電極的電池48-49
• 4.4.3 摻醌氫醌石墨電極做工作電極的電池49
• 4.4.4 雙面石墨電極做工作電極的電池49-50
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-55
• 4.5.1 光合細(xì)菌太陽能電池的電流—時(shí)間曲線及分析50-51
• 4.5.2 葡萄糖、蔗糖及殼聚糖的加入對(duì)電池性能影響51-52
• 4.5.3 電子介體存在下電池的電流—時(shí)間曲線52-53
• 4.5.4 不同陽極材料對(duì)電池性能的影響53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果61-62
• 致謝62-63
• 作者簡(jiǎn)介63

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光合細(xì)菌在種植上的應(yīng)用    段詩福

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使用光合細(xì)菌要得法    夏豪

我省光合細(xì)菌培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)國內(nèi)首創(chuàng)    王麗梅

太陽能光合細(xì)菌連續(xù)制氫試驗(yàn)系統(tǒng)研究    李剛

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光合細(xì)菌硒轉(zhuǎn)化的研究    王東亮

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幾株光合細(xì)菌的分離鑒定及其凈化污水能力分析檢測(cè)研究    付軍

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