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 钴 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
pan发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
JamesPei的应助被dxy采纳,获得10
刚刚
浪里白条发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
molihuakai的应助被guojingjing采纳,获得10
3秒前
3秒前
科目三的应助被Viento采纳,获得10
5秒前
焦糖完成签到,获得积分10
6秒前
852的应助被缺粥采纳,获得10
6秒前
7秒前
沉默的涔完成签到 ,获得积分10
8秒前
4652376完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
爱学习发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.4的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.4的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
隐形曼青的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
Lucas的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
桐桐的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
Jasper的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
JamesPei的应助被ffff采纳,获得10
10秒前
浪里白条完成签到,获得积分10
10秒前
李健的小迷弟的应助被Loyaslim采纳,获得10
11秒前
12秒前
研友_VZG7GZ的应助被123采纳,获得10
12秒前
爆米花的应助被4652376采纳,获得10
13秒前
肉肉发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
cstp发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
可爱的函函的应助被ax采纳,获得10
15秒前
16秒前
17秒前
17秒前
18秒前
寒江雪发布了新的文献求助10
19秒前
雷家发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Composite Materials Handbook Volume 1 - Revision H 1000
Composite Materials Handbook Volume 3 - Revision H 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7805524
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9339206
关于积分的说明 20495093
捐赠科研通 7397861
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3327889
关于科研通互助平台的介绍 2474667
邀请新用户注册赠送积分活动 2346007