李海杰

(南京晓庄学院，南京 211171)



复合碳纳米阳极强化微生物燃料电池产电研究

李海杰*

(南京晓庄学院，南京 211171)

石墨烯疏水性及层间π-π共轭极大地影响了其生物相容性和分散性，难以有效修饰电极. 文章通过将石墨烯与碳纳米管混合，利用二者之间的非共价结合，消除了石墨烯单一修饰电极的缺点，并通过浸渍法制备了石墨烯-碳纳米管复合碳纳米材料电极. 扫描电镜观察表明，石墨烯与碳纳米管被牢固地固定在碳毡电极表面，形成了复合均一层. 将复合电极用作微生物燃料电池(MFC)的阳极，显著改善了MFC的产电性能. 复合阳极的MFC的最大功率密度(760.7 mW/m2)比空白碳毡阳极MFC的(228.8 mW/m2)高2.36倍，因为复合电极显著降低了阳极的电子传递阻力，减轻了阳极极化，改善了阳极电化学性能. 复合碳纳米材料修饰阳极的电子传递阻抗(39.8 Ω)比空白碳毡阳极的(248.7Ω)低84%.

碳纳米材料; 微生物燃料电池; 产电; 性能改善

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)是在废水处理的同时，将废水中的有机物直接转换为电能，是一种全新的废水处理技术[1]. MFC阳极产电菌在阳极表面覆膜生长，通过厌氧氧化有机物获取电子，并将电子传递给阳极，到达阳极的电子再通过外电路循环到达阴极，使阴极的电子受体还原，从而形成电流. 作为细菌生长的依附和电子传递的介质，阳极是MFC产电的关键[2].

采用高比表面积和利于阳极产电菌附着的电极材料是改善MFC产电性能的重要途径. 对于传统的电极材料，如碳毡、碳布和……