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      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，CoMn₂O₄@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，CoMn₂O₄@CNT可釋放帶正電荷的鈷離子(Co²⁺/Co³⁺)和錳離子(Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺)。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，CoMn₂O₄@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. CoMn₂O₄@CNT納米纖維的XRD圖
 
圖4. CoMn₂O₄@CNT納米纖維的XPS光譜。
 
圖5。以10 mV/s的掃描速率在N₂飽和陽極溶液中啟動(dòng)前(a)和啟動(dòng)后(d)的CV，以1000KHz~ 1hz的頻率啟動(dòng)前(b)和啟動(dòng)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CoMn₂O₄@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 CoMn₂O₄@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