河南师范大学，唯一单位新发Nature Sustainability！

催化开天地 · 公众号 · · 2024-07-21 08:23

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微生物燃料电池（MFCs）是一种新兴技术，可以在微生物的帮助下降解污染物并同时发电。然而，它们在实际应用中仍面临关键挑战，包括阴极缺乏高效且具有成本效益的催化剂。

河南师范大学白正宇教授和杨林教授 ，在《Nature Sustainability》发表题为Sustainable power generation from sewage with engineered microorganisms as electrocatalysts的研究论文。

研究团队利用可持续的阴极生物催化剂构建高性能的MFC，可以实现快速处理污水并具有竞争力的电力输出。

基因和纳米工程大肠杆菌细胞的合成过程。

该催化剂设计基于大肠杆菌细胞，通过耦合基因和纳米工程，表现出优异的氧还原反应活性（电流密度为3.32 mA cm²，起始电位为0.63 V），并加速污水污泥中有机物的净化。

值得注意的是，在100小时内，葡萄糖消耗量达到了高达19.4 mM的水平，最大功率密度为334 μW cm²。

MFC装置示意图、发电能力评估和含葡萄糖污水处理能力。

通过表征和理论计算表明，促成化学作用的是细胞内膜间细胞色素c中铁中心的独特构型。此项研究不仅为电催化剂的合理设计开辟了新途径，而且还表明了使用MFCs解决环境问题的可行性。

空气阴极催化机理研究。

文献信息： Niu, Y., Xue, D., Dai, X.

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