石墨烯陽極：提升微生物燃料電池性能的新方案

石墨烯陽極：提升微生物燃料電池性能的新方案

近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉紹琴課題組根據(jù)Geobacter產(chǎn)電微生物可以利用Fe3+和S作為電子傳遞通路的特性，通過簡便的水熱反應(yīng)合成了二硫化鐵/石墨烯復(fù)合物（FeS2/rGO）作為微生物燃料電池的陽極。

近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉紹琴課題組根據(jù)Geobacter產(chǎn)電微生物可以利用Fe3+和S作為電子傳遞通路的特性，通過簡便的水熱反應(yīng)合成了二硫化鐵/石墨烯復(fù)合物（FeS2/rGO）作為微生物燃料電池的陽極。

該復(fù)合納米結(jié)構(gòu)不僅極大地改善了Geobacter產(chǎn)電微生物在電極表面的黏附能力，而且有利于Geobacter在群落中與其他細(xì)菌的競爭，實(shí)現(xiàn)了Geobacter產(chǎn)電微生物的選擇性富集，從而將微生物燃料電池的啟動(dòng)周期從常規(guī)碳布電極的十幾天降低到2天。

此外，F(xiàn)eS2納米粒子的引入顯著減小了電極的電荷轉(zhuǎn)移阻抗，促進(jìn)了微生物-電極界面之間的電子傳遞，獲得了3.22 W/m2的面功率密度。將其用于啤酒廠廢水的處理，也獲得了較高的電壓和功率密度以及良好的有機(jī)物去除率。

微生物燃料電池是一個(gè)十分復(fù)雜的體系，涉及細(xì)菌自身復(fù)雜的代謝和群體的互作、生物電極界面的相互作用、復(fù)雜的傳質(zhì)過程和電化學(xué)反應(yīng)。關(guān)于特定條件下MFC性能的研究相對(duì)比較充分，但上述的一些基本過程仍然需要被進(jìn)一步的研究和更詳細(xì)的闡述。我們相信，對(duì)于微生物自身代謝和種群間相互作用的進(jìn)一步揭示以及細(xì)菌-電極之間微納界面的進(jìn)一步研究將有助于指導(dǎo)未來MFC陽極的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

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