碳質基底上負載的金屬氧化物具有成本低、儲量豐富和出色的氧還原反應（ORR）催化活性，因此可代替Pt基陰極催化劑用于改善微生物燃料電池（MFCs）的性能，具有廣闊的應用前景。然而，關于作為MFCs陰極催化劑的Cu
2O納米顆粒/還原氧化石墨烯（Cu
2O/rGO）及其對發(fā)電和微生物群落的影響的信息很少。在這項工作中，與市售Pt/C相比，研究了具有Cu
2O/rGO陰極催化劑的單室MFC的輸出電壓、庫侖效率和微生物群落。結果表明，與商用Pt/C（0.206 V，90.3％）相比，具有Cu
2O/rGO陰極催化劑的MFC產生更高的輸出電壓（0.223 V）和庫倫效率（92.5％）。此外，Cu
2O/rGO陰極催化劑具有優(yōu)異的ORR催化活性，并促進了O
2向陰極表面的擴散。有趣的是，在使用Cu
2O/rGO陰極催化劑的MFC陽極生物膜中，已知的電致微生物Geobacter的相對相對豐度最高（49.28％），比市售Pt/C（32.33％）的豐度更高。Cu
2O/rGO催化劑的MFC陰極生物膜中的微生物豐度和多樣性明顯低于商業(yè)Pt/C，這是由于Cu
2O/rGO的抗菌特性，可以暴露陰極上更多的催化活性位并進一步提高MFCs的發(fā)電性能。這些結果為Cu
2O/rGO作為一種高催化活性和抗菌陰極催化劑以取代商業(yè)化的Pt/C用于發(fā)電提供了見識。
Figure 1. 在350小時的運行中，使用Cu
2O-rGO/CC和Pt-C/CC的MFCs的輸出電壓周期（a）和每個周期的最大電壓（b）。
Figure 2. 在350小時的運行中，使用Cu
2O-rGO/CC和Pt-C/CC的MFCs，庫侖效率的循環(huán)性能。
Figure 3. MFC中Cu
2O-rGO/CC和Pt-C/CC的CV。
Figure 4. MFC中Cu
2O-rGO/CC和Pt-C/CC的奈奎斯特圖。
Figure 5. Cu
2O/rGO復合材料的TEM圖像。
相關研究成果于2020年由青島農業(yè)大學Yanjun Xin課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（2020, 380, 122446）上。原文：Electricity generation and microbial community of single-chamber microbial fuel cells in response to Cu
2O nanoparticles/reduced graphene oxide as cathode catalyst。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
.jpg)
