石墨烯和细菌结合形成强大的电催化剂

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KAUST的研究人员表明,微生物和纳米材料(例如石墨烯)可以一起使用,以形成性能良好的生物混合材料,作为电催化剂。研究小组说,这种材料可用于太阳能生产的无碳燃料和其他几种绿色能源应用。

石墨烯和细菌产生清洁能源

许多清洁能源技术的核心是一个称为氧气释放反应(OER)的过程。例如,在生产太阳能燃料时,OER可以利用太阳能将水分子分解为氧气和氢气,从而产生可用作燃料的清洁氢气。当前,稀有且昂贵的金属被用作OER电催化剂。但是,正如KAUST的团队所表明的那样,基于石墨烯的生物混合材料可以成为一种廉价,环保的替代品。

“通常,石墨烯基OER催化剂是通过化学方法开发的,这需要严格的反应条件,例如高温和多种有毒化学物质,” Saikaly的前博士后Shafeer Kalathil解释说。一个更环保的选择是使用微生物来装饰还原的氧化石墨烯的表面。Kalathil解释说:“我们之所以使用电细菌,是因为它是非致病性的,富含铁蛋白,而且自然丰富。”

当研究小组在无氧条件下混合细菌和氧化石墨烯时,细菌细胞会粘附在表面并产生富含铁的蛋白质,从而与氧化石墨烯发生生化相互作用,这是其自然代谢的一部分。结果,还原的氧化石墨烯最终被铁,铜和硫装饰;从而成为高效的OER电催化剂。

“由细菌贡献的元素将催化惰性的石墨烯转变为高度电催化的石墨烯,”卡拉泰尔说。他补充说:“生物混合材料的OER活性优于标价昂贵的金属基OER催化剂。” 奖金是团队用来实现环保的方法。

该团队目前正在致力于这种生物杂交催化剂的大规模生产和商业化,并开发其他类型的生物杂交催化剂用于其他重要的电催化反应,例如氢气释放反应和二氧化碳还原反应。

weinxin
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