近日，上海交通大學(xué)沈國清/陳欽程團(tuán)隊在國際環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)權(quán)威期刊Water Research(影響因子11.5，中科院一區(qū)，Top期刊)發(fā)表“Single-atom Fe-decorated N-doped porous carbon from waste biomass as a high-performance air-cathode for wastewater treatment in microbial fuel cells”最新研究成果，首次提出了一種利用沼渣改性生物炭制備微生物燃料電池空氣陰極并同步實(shí)現(xiàn)廢水治理和能源產(chǎn)出技術(shù)。該論文以生態(tài)學(xué)博士生劉煥然為論文第一作者，沈國清研究員和陳欽程長聘教軌副教授為共同通訊作者。
 

　　微生物燃料電池(MFC)在同時處理廢水和產(chǎn)電方面具有極大潛力，但開發(fā)成本低、效率高的碳基陰極替代Pt/C用于氧還原反應(yīng)(ORR)仍具有挑戰(zhàn)性。論文通過層級錨定策略成功合成Fe-SA/NBC改性沼渣生物炭(BC)，通過形貌和結(jié)構(gòu)分析以及電化學(xué)性能測試，對Fe-SA/NBC作為氧化還原催化劑的潛力進(jìn)行了充分評價。研究表明，較高的動力學(xué)電流密度與電化學(xué)活性面積促進(jìn)了其ORR性能。進(jìn)一步地，MFC實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Fe-SA/NBC在功率密度、周期數(shù)和污染物降解能力等方面均優(yōu)于商用Pt/C陰極。
 

　　該研究不僅提供了一種水體綠色修復(fù)技術(shù)，并為生產(chǎn)高性能生物炭用于微生物燃料電池提供了新途徑。研究得到上海市科委碳達(dá)峰碳中和專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、上海市農(nóng)委科技創(chuàng)新項(xiàng)目和上海市自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。