功能材料
功能材料
공능재료
Journal of Functional Materials
2015年
16期
16095-16099,16105
,共6页
马彩霞%吴小帅%温国云%乔琰
馬綵霞%吳小帥%溫國雲%喬琰
마채하%오소수%온국운%교염
石墨烯气凝胶%氮掺杂%微生物燃料电池
石墨烯氣凝膠%氮摻雜%微生物燃料電池
석묵희기응효%담참잡%미생물연료전지
graphene aerogel%N-doping%microbial fuel cell
以硫酸亚铁铵为铁源和氮源,利用水热反应和冷冻干燥法制备了铁/氮掺杂的介孔还原氧化石墨烯气凝胶(FNGA)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面分析仪对材料结构进行表征;采用循环伏安法和交流阻抗法对其电化学性能进行研究。结果表明,与直接水热还原得到的石墨烯气凝胶相比较,铁/氮掺杂的石墨烯气凝胶不仅具有孔径在10~20μm之间的三维多孔结构,而且还具有10nm以下的介孔结构并且具有较高的比表面积,当其作为电极材料时可以为电解液中的小分子氧化还原反应提供更多反应位点,将其作为阳极材料应用于希瓦氏菌微生物燃料电池中后,显著提高了电池的放电功率密度与电流密度,电池的最大功率密度可达到109.4W/m2。为开发低成本高效的微生物燃料电极阳极材料提供了新的思路。
以硫痠亞鐵銨為鐵源和氮源,利用水熱反應和冷凍榦燥法製備瞭鐵/氮摻雜的介孔還原氧化石墨烯氣凝膠(FNGA)。採用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、比錶麵分析儀對材料結構進行錶徵;採用循環伏安法和交流阻抗法對其電化學性能進行研究。結果錶明,與直接水熱還原得到的石墨烯氣凝膠相比較,鐵/氮摻雜的石墨烯氣凝膠不僅具有孔徑在10~20μm之間的三維多孔結構,而且還具有10nm以下的介孔結構併且具有較高的比錶麵積,噹其作為電極材料時可以為電解液中的小分子氧化還原反應提供更多反應位點,將其作為暘極材料應用于希瓦氏菌微生物燃料電池中後,顯著提高瞭電池的放電功率密度與電流密度,電池的最大功率密度可達到109.4W/m2。為開髮低成本高效的微生物燃料電極暘極材料提供瞭新的思路。
이류산아철안위철원화담원,이용수열반응화냉동간조법제비료철/담참잡적개공환원양화석묵희기응효(FNGA)。채용소묘전경(SEM)、X사선연사의(XRD)、비표면분석의대재료결구진행표정;채용순배복안법화교류조항법대기전화학성능진행연구。결과표명,여직접수열환원득도적석묵희기응효상비교,철/담참잡적석묵희기응효불부구유공경재10~20μm지간적삼유다공결구,이차환구유10nm이하적개공결구병차구유교고적비표면적,당기작위전겁재료시가이위전해액중적소분자양화환원반응제공경다반응위점,장기작위양겁재료응용우희와씨균미생물연료전지중후,현저제고료전지적방전공솔밀도여전류밀도,전지적최대공솔밀도가체도109.4W/m2。위개발저성본고효적미생물연료전겁양겁재료제공료신적사로。
Reduced graphene oxide (rGO) aerogel with three dimensional porous structure and highly biocom‐patibility is a kind promising electrode materials for fuel cells and super capacitors .The most often used method for rGO aerogel preparation are hydrothermal reduction but the raw product always possess hydrophobic surface that can’t accessed by electrolyte as well as the bacteria cells in microbial fuel cells (MFCs) .In this work ,an i‐ron decorated rGO with hierarchical porous structure was developed via freeze‐drying assisted hydrothermal method .The ferrous and nitrogen doped rGO aerogel (FNGA) with optimized ratio was developed for MFC an‐ode with ferrous ammonium sulfate as the Fe/N source .The FNGA possesses three dimensional hierarchical porous structure with mesopores ,high specific surface area and hydrophilic surface ,which deliver high redox peak current and lowest interfacial charge transfer resistance .When it is used in Shewanella putrefaciens MFC anode ,the MFC achieves maximum power density of 10 .94 W/m2 ,which is 1 .8 fold higher than GA anode . This work will provide a new strategy for developing high performance MFC anode materials .