微生物燃料電池利用產(chǎn)電微生物降解污水中的有機物并產(chǎn)生電能，達到同時進行污水治理和生物產(chǎn)電的效果。陽極作為產(chǎn)電微生物的載體，有機物降解的界面和電子收集傳輸?shù)慕橘|(zhì)，發(fā)揮著重要的作用。目前常用的陽極材料為碳布、碳紙等，研究人員也設(shè)計合成了氮摻雜的三維碳材料等，這些材料提升了微生物燃料電池的產(chǎn)電性能，但其制備過程較復(fù)雜，且不適合量產(chǎn)，因此性能高效、價格低廉的陽極材料仍然是研究人員探索的目標(biāo)。
蠶繭是一種特殊的三維天然聚合物，其主要成分是蛋白質(zhì)，南京工業(yè)大學(xué)IAM團隊將其炭化形成氮摻雜的高導(dǎo)電碳材料，且能夠很好的保持其原有三維結(jié)構(gòu)，在作為微生物燃料電池陽極的時候能提高生物相容性，為電活性微生物提供更多的空間，提升電子傳遞效率等，從而提升產(chǎn)電性能，與碳布相比最大功率密度提升2.5倍。此外，通過炭化前的脫膠過程能將蠶繭柔性化并達到更高的產(chǎn)電性能，這一特別的機械性能也將使其適應(yīng)不同的電池構(gòu)型，探索更多的應(yīng)用。這一由天然材料炭化形成的氮摻雜碳材料將為微生物燃料電池的陽極探索提供新的思路，同時也有潛力在其他能源領(lǐng)域，如超級電容器儲能、CO2吸附、燃料電池等發(fā)揮更多的應(yīng)用。該工作近期發(fā)表在Nano Energy, 2017, 32, 382–388。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金，江蘇省自然科學(xué)基金等項目的資助和支持。
文章鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516306115
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