微生物燃料電池利用產(chǎn)電微生物降解污水中的有機(jī)物并產(chǎn)生電能，達(dá)到同時(shí)進(jìn)行污水治理和生物產(chǎn)電的效果。陽(yáng)極作為產(chǎn)電微生物的載體，有機(jī)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(yáng)極材料為碳布、碳紙等，研究人員也設(shè)計(jì)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(jià)格低廉的陽(yáng)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(tuán)隊(duì)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(yáng)極的時(shí)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(dá)到更高的產(chǎn)電性能，這一特別的機(jī)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(yáng)極探索提供新的思路，同時(shí)也有潛力在其他能源領(lǐng)域，如超級(jí)電容器儲(chǔ)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(guó)家自然科學(xué)基金，江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助和支持。
文章鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516306115
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