Bioinspired FeCo Dual-Metal Phthalocyanine/Reduced Graphene Oxide Composite Anode for Enhanced Extracellular Electron Transfer in Microbial Fuel Cells

微生物燃料电池 石墨烯 材料科学 阳极 双金属片 电子转移 氧化物 纳米技术 化学工程 复合数 电子传输链 阴极 工作职能 双金属 碳纳米管 电极 合理设计 普鲁士蓝 氧化铟锡 铁质 碳纤维 金属有机骨架 辅因子 血红素 氧化铁 导电体 功率密度 生物膜 纳米复合材料 氧化钴
作者
Qingwen Zheng,Yihan Li,Jingyi Teng,Yunfeng Qiu,Zhuo Ma,Ruiwen Wang,Shaoqin Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (49): 67240-67251 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsami.5c16916
摘要

The low efficiency of extracellular electron transfer (EET) at the bioanode–electrolyte interface remains a critical bottleneck limiting power output and startup kinetics in microbial fuel cells (MFCs). To address this, we developed a biomimetic FeCo bimetallic phthalocyanine/reduced graphene oxide composite anode (FeCo-rGO@CC) inspired by the heme cofactors in cytochrome c . Iron phthalocyanine (FePc) and cobalt phthalocyanine (CoPc) provide atomically dispersed M–N–C active sites analogous to enzymatic centers, synergistically enhancing EET kinetics. Reduced graphene oxide (rGO) serves as a highly conductive scaffold with a large specific surface area, promoting robust electroactive biofilm formation. This integrated design yields improved performance: the FeCo-rGO@CC anode achieves a 43% faster startup (1.03 vs 1.81 days) and a 65% higher maximum power density (3.69 vs 2.23 W/m 2 ) compared to conventional carbon cloth (CC). These significant improvements stem from the anode’s ability to enhance bacterial adhesion, enrich electroactive populations, and accelerate interfacial EET. Our work elucidates that the bimetallic Fe/CoN 4 synergy not only mimics but electronically complements the function of c-Cyts, establishing a dual pathway for enhanced direct and mediated electron transfer. This bioinspired strategy of coupling precisely engineered bimetallic active sites with a conductive macroscaffold presents a versatile and effective paradigm for designing high-performance bioanodes in bioelectrochemical systems.
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
小马甲应助任性舞蹈采纳,获得10
1秒前
阿geigei发布了新的文献求助10
1秒前
领导范儿应助露桥闻笛采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.4应助linxc07采纳,获得10
2秒前
快乐学习每一天完成签到 ,获得积分10
3秒前
大气颜演发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
科研人完成签到,获得积分10
4秒前
四喜丸子应助以后采纳,获得10
5秒前
啦啦啦发布了新的文献求助10
6秒前
火焰向上完成签到,获得积分10
7秒前
zxz发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
激昂的如柏完成签到,获得积分10
8秒前
大方忆寒完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
筱姐姐发布了新的文献求助30
8秒前
10秒前
WH完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
洋芋发布了新的文献求助30
11秒前
火焰向上发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
14秒前
爆米花应助123采纳,获得10
14秒前
wawa完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
王鸿鑫发布了新的文献求助10
15秒前
任性舞蹈发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
longer发布了新的文献求助10
15秒前
10篇SCI发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
2016 Venous Blood Study (VBS) (Final V3.0) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 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 7699467
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9258869
关于积分的说明 20016641
捐赠科研通 7274637
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3293541
关于科研通互助平台的介绍 2448957
邀请新用户注册赠送积分活动 2299853