(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(71)申請(qǐng)人南京工業(yè)大學(xué)地址210000江蘇省南京市浦口區(qū)浦珠南路30號(hào)(72)發(fā)明人雍曉雨鄭云周俊(74)專利代理機(jī)構(gòu)蘇州中合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32266專利代理師劉召民(54)發(fā)明名稱一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓降解四環(huán)素的應(yīng)用本發(fā)明公開(kāi)了一種Fe/g-C?N4修飾陰極沉積型微生物燃料電池及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓降解四g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，包括：反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，所述陰極區(qū)包括水體以及固定于水體液面上的Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O，所述陽(yáng)極區(qū)包括水體沉積物基質(zhì)和埋置于水體沉積物基質(zhì)的碳?xì)株?yáng)極，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O和所述碳?xì)株?yáng)極通過(guò)連接外加電阻形成閉合電路。本發(fā)明與其他技術(shù)相比，在自然光照下，無(wú)需外加能源與21.一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，所述陰極區(qū)包括水體以及固定于水體液面上的Fe/g-C?N4修飾碳?xì)株帢O，所述陽(yáng)極區(qū)包括水體沉積物基質(zhì)和埋置于水體沉積物基質(zhì)的碳?xì)株?yáng)極，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O和所述碳?xì)株?yáng)極通過(guò)連接外加電阻形成閉合電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的高度比為0.9~1.1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述水體沉積物基質(zhì)包括海沙和石英砂，所述碳?xì)株?yáng)極埋置于陽(yáng)極區(qū)距離反應(yīng)器底部5~104.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述海沙的粒徑為0.1~0.3cm,鋪設(shè)厚度為2~4cm;所述石英砂的粒徑為0.2~0.5cm,鋪設(shè)厚度為8~16cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述反應(yīng)器為亞克力有機(jī)玻璃制成的圓柱體，直徑為20~30cm,高度為25~45cm,設(shè)置有進(jìn)6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述Fe/g-C?N4修飾碳?xì)株帢O的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.4cm,Fe/g-C?N?的負(fù)載量為4~8mg/cm2;所述碳?xì)株?yáng)極的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.47.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O和所述碳?xì)株?yáng)極通過(guò)鈦絲連接外加電阻。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述鈦絲的直徑為0.1~0.2cm,所述外加電阻的阻值為100~2000Ω。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，其特征在于，所述閉合電路上還連接有數(shù)據(jù)采集器。10.權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)所述的一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池自驅(qū)動(dòng)光電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素的應(yīng)用。3一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓降解四環(huán)素的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓降解四環(huán)素的應(yīng)用，屬水體污染治理技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002]四環(huán)素類抗生素作為廣譜抗菌藥物，在我國(guó)醫(yī)療、畜牧及水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其環(huán)境殘留問(wèn)題日益嚴(yán)峻。環(huán)境中的四環(huán)素主要通過(guò)醫(yī)療廢水排放、養(yǎng)殖場(chǎng)排泄物及環(huán)境中施用等途徑遷移擴(kuò)散，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示部分地區(qū)四環(huán)素在水體和土壤中的檢出濃度已超過(guò)0.5mg/L的生態(tài)安全閾值，由此引發(fā)生態(tài)毒性、抗性基因擴(kuò)散等問(wèn)題。[0003]目前，針對(duì)四環(huán)素類抗生素的去除方法主要包括物理吸附、化學(xué)氧化及生物降解等。然而與其他類型的廢水相比，抗生素廢水的成分構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜且毒性較高，傳統(tǒng)單一工藝處理的方法無(wú)法達(dá)到良好的處理效果，這凸顯開(kāi)發(fā)高效、低碳深度處理技術(shù)的緊迫性。發(fā)明內(nèi)容[0004]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓降解四環(huán)素的應(yīng)用。[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供了一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池，包括反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，所述陰極區(qū)包括水體以及固定于水體液面上的Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O，所述陽(yáng)極區(qū)包括水體沉積物基質(zhì)和埋置于水體沉積物基質(zhì)的碳?xì)株?yáng)極，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O和所述碳?xì)株?yáng)極通過(guò)連接外加電阻形成閉合電路。[0006]優(yōu)選地，所述陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的高度比為0.9~1.1。[0007]優(yōu)選地，所述水體沉積物基質(zhì)包括海沙和石英砂，所述碳?xì)株?yáng)極埋置于陽(yáng)極區(qū)距離反應(yīng)器底部5~10cm的石英砂中。[0008]更優(yōu)選地，所述海沙的粒徑為0.1~0.3cm,鋪設(shè)厚度為2~4cm;所述石英砂的粒徑為0.2~0.5cm,鋪設(shè)厚度為8~16cm。[0009]優(yōu)選地，所述反應(yīng)器為亞克力有機(jī)玻璃制成的圓柱體，直徑為20~30cm,高度為25[0010]優(yōu)選地，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.4cm,Fe/g-C?N?的負(fù)載量為4~8mg/cm2;所述碳?xì)株?yáng)極的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.4cm。[0011]優(yōu)選地，所述Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O和所述碳?xì)株?yáng)極通過(guò)鈦絲連接外加電阻。[0012]更優(yōu)選地，所述鈦絲的直徑為0.1~0.2cm,所述外加電阻的阻值為100~2000Ω。[0014]本發(fā)明還提供了上述任意一種Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池自驅(qū)動(dòng)4光電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素的應(yīng)用。[0015]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了沉積型微生物燃料電池(SMFC)與光電芬頓(PEF)技術(shù)的耦合，通過(guò)整合生物電化學(xué)、光催化和電化學(xué)氧化機(jī)制，形成了一種高效、可持續(xù)的污染治理與能源回收系統(tǒng)。其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1)能源自給與污染物原位去除；2)強(qiáng)化Fe3+/Fe2+循環(huán)與自由基g-C?N?復(fù)合光催化材料擁有極強(qiáng)的光催化性能，F(xiàn)e的摻雜不僅擴(kuò)展了g-C?N?的可見(jiàn)光吸收范圍，而且增強(qiáng)了光生電子-空穴對(duì)的分離效率。另外，F(xiàn)e/g-C?N?復(fù)合光催化材料擁有較寬泛的pH適用范圍(pH3~9),克服了傳統(tǒng)鐵基材料只能在酸性條件(pH3~4)下工作的弊端。[0016]本發(fā)明與其他技術(shù)相比，在自然光照下，無(wú)需外加能源與H?O?,即可實(shí)現(xiàn)光電協(xié)同高效降解四環(huán)素，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造和運(yùn)行成本低廉，易于管理維護(hù)。在Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O受到充足光照的情況下，使用本發(fā)明的沉積型微生物燃料電池處理含5~20mg/L四環(huán)素的模擬廢水時(shí)，降解率在3~4天內(nèi)達(dá)到99%以上，最大輸出電壓達(dá)到了752mV,最大功率密度附圖說(shuō)明[0017]圖1為本發(fā)明基于Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：[0018]圖2為實(shí)施例1中Fe/g-C?N?復(fù)合光催化材料的光催化性能檢測(cè)結(jié)果，圖2中的(a)為紫外可見(jiàn)漫反射光譜(UV)圖，圖2中的(b)為不同pH下Fe/g-C?N?光催化降解四環(huán)素降解率圖，圖2中的(c)為電子順磁共振波譜(EPR)圖。[0019]圖3為實(shí)施例1中利用Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池在黑暗條件下自驅(qū)動(dòng)陰極電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素模擬廢水的檢測(cè)結(jié)果，圖3中的(a)為不同pH下循環(huán)伏安曲線(CV)圖，圖3中的(b)為SMFC電芬頓降解四環(huán)素降解率圖，圖3中的(c)為電子順磁共振波[0020]圖4為實(shí)施例2中利用Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池在光照條件下自驅(qū)動(dòng)陰極電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素模擬廢水的檢測(cè)結(jié)果，圖4中的(a)為紫外可見(jiàn)漫反射光譜(UV)圖，圖4中的(b)為黑暗/光照下循環(huán)伏安曲線(CV)圖，圖4中的(c)為光響應(yīng)電流(i-t)[0021]圖5為實(shí)施例2中利用Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池在光照條件下自驅(qū)動(dòng)陰極電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素模擬廢水的檢測(cè)結(jié)果，圖5中的(a)為SMFC光電芬頓降解四環(huán)素降解率圖，圖5中的(b)為電子順磁共振波譜(EPR)圖，圖5中的(c)為SMFC輸出電壓圖，具體實(shí)施方式[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以下具體實(shí)施例有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。[0023]本發(fā)明Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括：反應(yīng)器1,反應(yīng)器1內(nèi)設(shè)置有陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，所述陰極區(qū)包括水體(以下實(shí)施例中指四環(huán)素模5擬廢水2)以及固定于水體液面上的Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O5,所述陽(yáng)極區(qū)包括水體沉積物基質(zhì)(以下實(shí)施例中指海沙3和石英砂4)和埋置于水體沉積物基質(zhì)的碳?xì)株?yáng)極7,Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O5和所述碳?xì)株?yáng)極7通過(guò)連接外加電阻8形成閉合電路，數(shù)據(jù)采集器10通過(guò)銅導(dǎo)線9接入閉合電路。[0024]作為優(yōu)選，反應(yīng)器1為亞克力有機(jī)玻璃制成的圓柱體，直徑為20~30cm,高度為25~45cm,設(shè)置有進(jìn)水孔、出水孔、取樣孔；海沙3的粒徑為0.1~0.3cm,鋪設(shè)厚度為2~4cm;石英砂4的粒徑為0.2~0.5cm,鋪設(shè)厚度為8~16cm;陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的高度比為0.9~1.1;Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O5的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.4cm,Fe/g-C?N?的負(fù)載量為4~8mg/cm2;碳?xì)株?yáng)極7的長(zhǎng)度為5~8cm,寬度為5~8cm,厚度為0.2~0.4cm,埋在陽(yáng)極區(qū)距離反應(yīng)器1底部5~10cm的石英砂4中；鈦絲6的直徑為0.1~0.2cm,外加電阻8的阻值為100~2000Ω。[0025]本發(fā)明利用Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池自驅(qū)動(dòng)光電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素的方法包括：(1)構(gòu)建沉積型微生物燃料電池系統(tǒng)：陽(yáng)極區(qū)設(shè)置于水體沉積物基質(zhì)層，包含埋置于石英砂與海沙混合基質(zhì)中的碳?xì)株?yáng)極；陰極區(qū)設(shè)置于水體表層，包含固定于水體液面的Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O；所述碳?xì)株?yáng)極與Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O通過(guò)外接電阻形成閉合電路；(2)啟動(dòng)生物電化學(xué)過(guò)程：在陽(yáng)極表面富集電活性微生物形成電活性生物膜，通過(guò)厭氧代謝將沉積物有機(jī)質(zhì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電子，電子通過(guò)胞外電子傳遞途徑被傳遞到陽(yáng)極表面，進(jìn)一步經(jīng)外電路遷移至液面處的Fe/g-C?驅(qū)動(dòng)陰極光電芬頓協(xié)同反應(yīng)：電子經(jīng)陽(yáng)極-外電路傳遞至陰極，將氧氣(0?)和Fe3+作為電子受體生成H?0?和Fe2(0?+2H+2e→H?O?,Fe3+e→Fe2),生成的H?02和Fe2通過(guò)芬同時(shí)，陰極Fe/g-C?N?在光照激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，光生電子通過(guò)還原溶解氧生成H?O?(0?+2H?+2e→H?O?)并加速Fe3的還原再生(Fe3++e→Fe2+),價(jià)帶空穴則通過(guò)氧化水分子/羥基離子生成羥基自由基(·OH)(H?0/OH+h→·OH)或直接氧化有機(jī)污染物；(4)通過(guò)步驟(2)-(3)的持續(xù)耦合作用，實(shí)現(xiàn)四環(huán)素的高效降解。[0026]實(shí)施例1[0027]一、Fe/g-C?N?復(fù)合光催化材料的合成及其光催化降解四環(huán)素Fe/g-C?N?復(fù)合光催化材料的合成：按1:5質(zhì)量比例稱取1.0g的FeCl?·6H?0和5.0g的尿素，加入10mL純水中超聲20~30min至完全溶解，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)口厭氧瓶中并用錫紙包裹，放入馬弗爐中550℃煅燒2h(升溫速度為10℃/min),最后將得到的固體充分研磨獲得Fe/g-C?N?粉末。[0028]通過(guò)紫外可見(jiàn)漫反射光譜檢測(cè)可知，F(xiàn)e/g-C?N?在紫外光波長(zhǎng)范圍(200~380nm)和可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍(380~760nm)都擁有非常強(qiáng)的光吸收性能(圖2中的(a));在光催化降解反應(yīng)體系中(Fe/g-C?N?50mg/L、四環(huán)素20mg/L,H?O?6mM,氙燈200W,25±5℃)(圖2中的(b)),Fe/g-C?N?在pH3~7的條件下對(duì)20mg/L四環(huán)素的降解率在10min內(nèi)都達(dá)到了99%以上；在pH9的條件下，雖然Fe/g-C?N?的光催化降解效果被抑制了34%,但是四環(huán)素的降解率在30min內(nèi)仍能達(dá)到99%以上，說(shuō)明Fe/g-C?N?復(fù)合光催化材料擁有較寬泛的pH適用范圍(pH3~9)。通過(guò)電子順磁共振(electronparamagneticresonance,EPR)技術(shù)，5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)捕獲到了信號(hào)峰強(qiáng)比為1:2:2:1的典型·OH信號(hào)峰，同時(shí)2,62,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)捕獲到的h三重峰在光照條件下比黑暗條件下明顯減弱，表明光照成功激發(fā)Fe/g-C?N?產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)(圖2中的(c))。[0029]二、Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池的構(gòu)建及其自驅(qū)動(dòng)電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素碳?xì)诸A(yù)處理方法：將裁剪好的碳?xì)蛛姌O(長(zhǎng)×寬×厚=6cm×6cm×0.2cm)浸泡在1M的HCl溶液中24h,取出后用純水沖洗至中性，放入60℃烘箱烘干。[0030]碳?xì)株?yáng)極的馴化：取水稻土5.0g加入50mL的LB液體培養(yǎng)基中活化24h后，取10mL活化菌液加入100mL含有30mM檸檬酸鐵的EM培養(yǎng)基中，充氮除氧后，在轉(zhuǎn)速為120rpm和溫度為30℃的搖床上進(jìn)一步富集培養(yǎng)48h.對(duì)富集培養(yǎng)后的菌液重新補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)基后(保持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度不變),將一塊預(yù)處理后的碳?xì)蛛姌O(6cm×6cm×0.2cm)一起重新放置在廣口瓶中，充氮除氧密封后在搖床上培養(yǎng)(培養(yǎng)條件同上),使得電活性微生物可以快速富集在碳?xì)稚闲纬呻娀钚陨锬?。[0031]LB液體培養(yǎng)基配方：蛋白胨10.0g/L,酵母粉5.0g/L,NaCl10.0g/L。CH?COONa1.36g/L,維生素1.0mL/L,礦物質(zhì)元素2.0mL/L。[0033]Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O的制備：稱取適量步驟一中獲得的Fe/g-C?N?粉末加到100mL無(wú)水乙醇中，再加入400μL濃度為5%的NafionD520溶液(美國(guó)杜邦),超聲20~30min使其均勻分散。將一塊預(yù)處理后的碳?xì)蛛姌O(6cm×6cm×0.2cm)浸沒(méi)其中，超聲1.5h后靜置30min,取出用純水清洗，放入60℃烘箱烘干。將碳?xì)蛛姌O負(fù)載Fe/g-C?N?前后稱重，計(jì)算Fe/g-C?N?的負(fù)載量。[0034]沉積型微生物燃料電池(SMFC)反應(yīng)器的搭建：在黑暗環(huán)境中，反應(yīng)器(直徑20cm,高度25cm)內(nèi)設(shè)置有由四環(huán)素模擬廢水(5~40mg/L)構(gòu)成的陰極區(qū)(高度10cm)和海沙(高度2cm)、石英砂(高度8cm)構(gòu)成的陽(yáng)極區(qū)；Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O(負(fù)載量6mg/cm2)固定在陰極區(qū)液面，碳?xì)株?yáng)極埋在陽(yáng)極區(qū)距離反應(yīng)器底部5cm的石英砂基質(zhì)中，兩者通過(guò)鈦絲連接外加電阻(1000Ω);數(shù)據(jù)采集器通過(guò)銅導(dǎo)線接入反應(yīng)器的電路。[0035]循環(huán)伏安檢測(cè)結(jié)果顯示，F(xiàn)e/g-C?N?修飾的陰極碳?xì)衷谒嵝院椭行原h(huán)境(pH3~7)中都擁有顯著的氧化還原峰(圖3中的(a));而在弱堿性環(huán)境(pH7~9)中，其電化學(xué)性能雖然受到抑制，但是仍擁有一定強(qiáng)度的氧化還原峰，表明Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O具有較寬泛[0036]利用Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池在黑暗條件下自驅(qū)動(dòng)陰極電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素模擬廢水(5~40mg/L)。結(jié)果顯示，該體系對(duì)較低濃度的四環(huán)素(5~20mg/L)在8~10天內(nèi)降解率達(dá)到99%以上，對(duì)較高濃度的四環(huán)素(40mg/L)在14天內(nèi)降解率達(dá)到99%以上(圖3中的(b))。通過(guò)電子順磁共振(EPR)技術(shù)，在電芬頓催化降解反應(yīng)系統(tǒng)中捕獲到了信號(hào)峰強(qiáng)比為1:2:2:1的典型·OH信號(hào)峰，但TEMPO捕獲h的三重峰強(qiáng)度非常高，表明Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O在沒(méi)有受到光照的情況下并不能產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)(圖3中[0038]Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池的構(gòu)建及其自驅(qū)動(dòng)光電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素7[0041]SMFC反應(yīng)器的搭建：在陽(yáng)光照射下，反應(yīng)環(huán)素模擬廢水(5~40mg/L)構(gòu)成的陰極區(qū)(高度10cm)和海沙(高度2cm)、石英砂(高度8cm)構(gòu)成的陽(yáng)極區(qū)；Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O(負(fù)載量6mg/cm2)固定在陰極區(qū)液面，碳?xì)株?yáng)極埋在陽(yáng)極區(qū)距離反應(yīng)器底部5cm的石英砂基質(zhì)中，兩者通過(guò)鈦絲連接外加電阻(1000Ω);數(shù)據(jù)采集器通過(guò)銅導(dǎo)線接入反應(yīng)器的電路。[0042]通過(guò)紫外可見(jiàn)漫反射光譜檢測(cè)可知，經(jīng)過(guò)Fe/g-C?N?修飾的碳?xì)株帢O在紫外光波長(zhǎng)范圍(200~380nm)內(nèi)的光吸收性能提升了22%~31%,可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍(380~760nm)內(nèi)的光吸收性能提升了31%~77%(圖4中的(a));在循環(huán)伏安檢測(cè)中，F(xiàn)e/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O在黑暗條件下就表現(xiàn)出顯著的氧化還原峰，在光照條件下氧化還原峰的高度又進(jìn)一步提升了31%(圖4中的(b)),顯示出Fe/g-C?N?優(yōu)越的電化學(xué)性能；在15min光/暗循環(huán)的光響應(yīng)電流測(cè)試中，F(xiàn)e/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O在光照條件下的輸出電流比在黑暗條件下提升了1.2~1.4倍(圖4中的(c)),表明光照可以顯著提升Fe/g-C?N?修飾碳?xì)株帢O的電子轉(zhuǎn)移速率。[0043]本發(fā)明Fe/g-C?N?修飾陰極沉積型微生物燃料電池自驅(qū)動(dòng)光電芬頓反應(yīng)降解四環(huán)素，在降解較低濃度(5~20mg/L)的四環(huán)素模擬廢水時(shí)表現(xiàn)出非常高效的降解效果(3~4天降解率達(dá)到99%以上)(圖5中的(a)),在降解5mg/L的四環(huán)素模擬廢水時(shí)SMFC獲得了最大輸出電壓752mV(圖5中的(c))、最大功率密度30.42mW/m2(圖5中的(d));在降解較高濃度(40mg/L)的四環(huán)素模擬廢水時(shí)，SMFC仍能穩(wěn)定運(yùn)行，輸出電壓僅在運(yùn)行周期的前期被抑制了16%~38%,最大功率密度減弱了20%,在6天內(nèi)四環(huán)素降解率達(dá)到99%以上；通過(guò)電子順磁共振(EPR)技術(shù)，在光電芬頓系統(tǒng)中DMPO捕獲到了信號(hào)峰強(qiáng)比為1:2:2:1的典型·OH信極在接受到光照的情況下既能通過(guò)電芬頓反應(yīng)原位產(chǎn)生·OH,又成功激發(fā)大量光生電子-空穴對(duì)(圖5中的(b))。[0044]本發(fā)明通過(guò)整合生物電化學(xué)、光催化和電化學(xué)氧化機(jī)制，形成了一種高效、可持續(xù)的污染治理與能源回收技術(shù)，與其他技術(shù)相比，無(wú)需外加能源與H?O?,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造和運(yùn)行成本低廉，且易于管理維護(hù)。SMFC與光電芬頓技術(shù)的耦合，在處理相同濃度的四環(huán)素模擬廢水的情況下，比SMFC僅與電芬頓技術(shù)耦合時(shí)降解效率提高了1.3~1.7倍。本發(fā)明在環(huán)境修復(fù)與綠色能源領(lǐng)域的潛力已顯著展現(xiàn)，擁有顯著的實(shí)際環(huán)境應(yīng)用潛力，未來(lái)研究可聚焦于智能調(diào)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性與綜合效益。[0045]顯然，本發(fā)明的上