广州大学环境科学与工程学院张鸿郭教授团队在抗生物污染阴极氧还原催化剂方面取得了积极进展。相关结果以“Bimetallic hybrids modified with carbon nanotubes as cathode catalysts for microbial fuel cell: Effective oxygen reduction catalysis and inhibition of biofilm formation”为题发表于能源领域权威期刊Journal of Power Sources (DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.229273; IF=9.127) 。论文第一作者是王燕硕士研究生，通讯作者是张鸿郭教授。

图1 图文摘要

微生物燃料电池（MFC）是新兴的没有二次污染的新型绿色能源转化技术，但其阴极缓慢的氧还原反应（ORR）动力学和质子交换膜（PEM）较大的内阻大幅降低了电池的输出功率。高效的催化剂能够加快反应动力学却不能解决PEM去除后造成的阴极表面生物污染问题（图1）。

为了突破此技术瓶颈，张鸿郭教授团队利用具有可控孔结构和结构多样的铜基-金属有机框架（Cu-MOFs）作为碳前体来制备催化剂。Cu-MOFs中具有强烈抗菌作用的Cu纳米颗粒与Co活性纳米颗粒掺杂后形成的双金属杂化催化剂具有高效的氧还原催化，并且能够抑制阴极生物膜的形成（图2）。将催化剂负载于去除PEM后的MFC，其最大功率密度提升2倍多，抗生物污染催化剂负载的MFC表现出更为优异的长期运行稳定性。

图2 催化剂合成示意图

该抗生物污染催化剂不仅具有高效的催化性能，还表现出较强的稳定性和抗菌能力，可抑制阴极表面生物膜的形成，从而大大提高了 MFC 的输出功率。该发现为合理设计和制备适用于可再生能源转化技术的高效电催化剂开辟了一项有前景的途径。

该工作得到国家自然科学基金、广州市科技计划等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229273

供稿人：王燕，审核人：张鸿郭、阎佳