2018年11月26日，买球的app排行榜前十名推荐环境系邹金龙教授领导的科研团队在elsevier出版的杂志《Applied Catalysis B: Environmental》上发表了题为“Fe3Se4/FeSe heterojunctions in cornstalk-derived N-doped carbon framework enhance charge transfer and cathodic oxygen reduction reaction to boost bio-electricity generation”的研究论文。
随着能源危机与环境污染的日益严重，开发新型的清洁能源具有重要的意义与作用。微生物燃料电池（MFC）已经被公认为是兼有废水处理功能的可持续能源化技术。产电微生物通过降解废水中的有机物而产生质子和电子，质子在介质中传输，电子通过外部电路传送到阴极，氧气在阴极作为电子受体发生氧还原反应（ORR），达到在废水处理过程中产电的效果。其中，传统的微生物燃料电池阴极材料（Pt/C）的ORR动力学比较缓慢，并且在污水环境中易中毒，使得MFC的整体效率和运行的耐受性下降。所以，目前的研究热点主要集中于阴极反应的ORR过程控制，以及实际运行的能量输出持久性。
邹金龙教授研究团队从降低催化剂成本，提高载体稳定性和催化剂活性出发，对微生物燃料电池的阴极材料进行了设计。阴极反应氧气为电子受体，使用废弃生物质秸秆为原料，通过一步原位合成方法最大限度的保持了秸秆的类蜂窝的孔状结构，增强了材料在阴极的O2分子传输效率。主要策略是在多孔碳骨架中嵌入Fe3Se4，同时，允许Fe3Se4在晶面生长过程中出现混合相Fe3Se4/FeSe，从而获得Fe3Se4/FeSe纳米异质结构以增强MFC阴极材料的催化活性和稳定性。在嵌入Fe3Se4/FeSe的同时，在碳骨架中掺杂进杂原子N，由N原子取代碳链中的C原子，使得碳骨架中产生大量缺陷，增强电子离域，促进电子在阴极的传递能力；并成功将850℃下制得的Fe3Se4/FeSe/NPGC催化材料用于MFC的空气扩散阴极。在处理有机废水的运行中，可以保持比较稳定的（120天）电压输出（约600mV），与商业Pt/C相比，具有更高的COD去除率以及更低的电荷转移内阻（Rct）。这些结果表明，制备的Fe3Se4/FeSe/NPGC催化剂具有较高的ORR活性和稳定性，可以作为MFC中商业Pt/C的有前途的替代品，也为后续的研究以及材料结构设计及研究提供了新的方向。
论文第一作者为买球的app排行榜前十名推荐环境科学学科在读硕士研究生荆宝剑。该研究得到国家基金（21806031、51578218、51108162）、省自然科学基金（B201411），黑龙江省省属高校科技成果研发项目（TSTAU-R2018021）、十大正规买球的app排行榜“杰出青年”基金的支持。
Fe3Se4/FeSe heterojunctions in cornstalk-derived N-doped carbon framework enhance charge transfer and cathodic oxygen reduction reaction to boost bio-electricity generation, Applied Catalysis B: Environmental, 244 (2019) 465-474, DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.11.074
文献链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.11.074
