微生物燃料電池(MFCs)利用電活性微生物(EAMs)從有機(jī)廢水中回收電能，用于廢水處理和發(fā)電。然而，相對較低的功率輸出密度目前阻礙了MFCs的商業(yè)應(yīng)用。主要原因是陽極界面微生物負(fù)荷低和細(xì)胞外電子傳遞(EET)緩慢。提高eam在陽極上的負(fù)載和EET效率被認(rèn)為是提高mfc整體性能的有效策略。與原始碳布(CC)陽極相比，CoMn
2O
4@CNT復(fù)合陽極具有多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為細(xì)菌附著提供了豐富的生物相容性位點(diǎn)。此外，CoMn
2O
4@CNT可釋放帶正電荷的鈷離子(Co
2+/Co
3+)和錳離子(Mn
2+/Mn
3+/Mn
4+)。雙金屬協(xié)同調(diào)控可有效促進(jìn)電陰性微生物的黏附，提高EET率。在本研究中，CoMn
2O
4@CNT陽極MFC表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能(Rct 15.14 Ω)和產(chǎn)電量(3269.34 mW m−2 0.62 V)，輸出功率密度是CC陽極MFC的4.1倍。
圖1. 制備CoMn2O4納米纖維的示意圖。
圖2. 高分辨率和低分辨率SEM圖像。
圖3. CoMn
2O
4@CNT納米纖維的XRD圖
圖4. CoMn
2O
4@CNT納米纖維的XPS光譜。
圖5。以10 mV/s的掃描速率在N
2飽和陽極溶液中啟動前(a)和啟動后(d)的CV，以1000KHz~ 1hz的頻率啟動前(b)和啟動后(e)的Nyquist曲線。預(yù)(c)和后(f)陽極的R
ct和R
ohm。
圖6. 不同MFCs的電壓。
圖7。(a)不同陽極對COD去除率的影響，(b)不同陽極的CE。
圖8。陽極生物膜的低分辨率和高分辨率SEM圖像。
圖9 不同陽極上的蛋白質(zhì)含量。
圖10 附著生物膜后CoMn
2O
4@CNT陽極的EDS圖像。
圖11 微生物群落中16S rRNA基因裂解序列的分類。
相關(guān)科研成果由北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院Congju Li等人于2023年發(fā)表在Journal of Environmental Chemical Engineering（https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.111201）上。原文：Enhanced extracellular electron transfer of CoMn
2O
4@CNT as microbial fuel cell anode。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.111201
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
