rGO-Augmented Photosynthetic Biohybrid System for Biohydrogen Production: Regulatory Mechanisms and Wastewater Treatment Applications

生物生产 纳米技术 光催化 废水 制氢 材料科学 光合反应器 舍瓦内拉 生物制氢 化学 化学工程 环境科学 生物燃料 废物管理 环境工程 细菌 生物 工程类 生物化学 催化作用 遗传学 有机化学
作者
Xue-Meng Wang,Lin Chen,Tian Liu,Zhiyan Guo,Zhenyu Wang,Lang Teng,Xian-Zhong Fu,Z. Conrad Zhang,Rong Chen,Wen‐Wei Li
出处
期刊:ACS ES&T engineering [American Chemical Society]
卷期号:5 (4): 932-941 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsestengg.4c00729
摘要

Photosynthetic biohybrid system (PBS), which utilizes photoenergy to augment microbial metabolism, offers a promising route for efficient bioproduction and wastewater valorization. However, the existing PBS generally suffers from low bioproduction efficiency due to sluggish electron transfer at the semiconductor–microbe interface and inadequate stability for practical applications. In addition, well-defined culture media are exclusively used; thus, their potential for real wastewater treatment remains untapped. Herein, we address these challenges by using reduced graphene oxide (rGO) as a conductive bridge and protective layer to drastically augment the performance of a hydrogen-producing PBS, consisting of Shewanella oneidensis MR-1 cells and cadmium sulfide (CdS). The rGO layer, which encapsulates CdS and offers an abundant area for contact with bacterial cells, plays a critical role in boosting the separation and further delivery of photoexcited electrons to the cell surface. It also considerably reduces CdS photocorrosion by using excess photoelectrons to scavenge the photoinduced holes, thus improving bacterial viability. As a consequence, the rGO-augmented PBS exhibited a remarkable quantum efficiency of 22.8% for hydrogen production, which was 26 times higher than that of the rGO-free control under visible light. Superior hydrogen-producing efficiency and stability of the system for treating real aquaculture wastewater were also demonstrated. Our work may inspire technological innovations that synergize microbial and photocatalytic processes for sustainable bioproduction and/or wastewater valorization applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lambs13完成签到,获得积分10
1秒前
紫炫完成签到 ,获得积分10
15秒前
kaisa完成签到,获得积分10
21秒前
温暖完成签到 ,获得积分10
24秒前
淡淡的独孤完成签到 ,获得积分10
46秒前
月倚樱落时完成签到 ,获得积分10
47秒前
55秒前
氟锑酸完成签到 ,获得积分10
55秒前
Droplet完成签到,获得积分10
1分钟前
LingMg完成签到 ,获得积分10
1分钟前
白昼の月完成签到 ,获得积分0
1分钟前
有魅力的山水完成签到 ,获得积分10
1分钟前
bellapp完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Dawnstar完成签到,获得积分10
1分钟前
yuer完成签到 ,获得积分10
2分钟前
大大彬完成签到 ,获得积分10
2分钟前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
丛玉林完成签到,获得积分10
2分钟前
zhuosht完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
馨妈完成签到 ,获得积分10
2分钟前
星星轨迹完成签到,获得积分10
2分钟前
月上柳梢头A1完成签到,获得积分10
2分钟前
猪猪完成签到,获得积分10
2分钟前
Yummy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
我要发SCI完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Myownway完成签到 ,获得积分10
3分钟前
wayne完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Jason完成签到 ,获得积分10
3分钟前
852应助兴奋秋珊采纳,获得30
3分钟前
贝贝完成签到 ,获得积分10
3分钟前
勤qin完成签到 ,获得积分10
3分钟前
112完成签到,获得积分10
3分钟前
chen完成签到,获得积分10
3分钟前
托托完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
兴奋秋珊发布了新的文献求助30
4分钟前
Kiry完成签到 ,获得积分10
4分钟前
科研通AI6.4应助兴奋秋珊采纳,获得10
4分钟前
科研通AI6.4应助兴奋秋珊采纳,获得10
4分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Periodic Report Summary 2 - AFTER (A Framework for electrical power sysTems vulnerability identification, dEfense and Restoration) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7318348
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8934146
关于积分的说明 18938386
捐赠科研通 6977285
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214245
关于科研通互助平台的介绍 2382172
邀请新用户注册赠送积分活动 2193204