石墨烯生物混合材料，可以成为廉价、环保的电催化剂
将微生物与碳纳米材料混合可以帮助向可再生能源过渡。kaust的研究表明，微生物和纳米材料可以一起使用，形成一种性能良好的生物混合材料，作为电催化剂。这种材料可以用于太阳能生产无碳燃料和其他几种绿色能源。许多清洁能源技术的核心是一个称为氧进化反应(oer)过程。例如，在太阳能燃料生产的情况下，oer使利用太阳能电力将水分子分解成氧和氢，产生可作为燃料使用的清洁氢。
目前，稀有和昂贵的金属被用作oer电催化剂，但是pascal saikaly和团队已经证明，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。石墨烯是一种只有一层原子厚度的碳薄片，与之密切相关的还原氧化石墨烯导电性能高，机械强度高，可广泛使用。
（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）然而，它们只有在与硫、铁、氮或铜等其他元素掺杂后才会成为活性催化剂。通常基于石墨烯的oer催化剂是通过化学方法开发，这需要严格的反应条件，如高温和大量有毒化学物质。一种更环保的替代方法是使用微生物来修饰还原氧化石墨烯表面。
研究使用了硫还原土杆菌，因为它不具有致病性，富含铁蛋白，并且在自然界中含量丰富。当团队在无氧条件下将细菌和氧化石墨烯混合时，细菌细胞粘附在表面并产生富含铁的蛋白质，与氧化石墨烯进行生物化学反应，作为其自然代谢的一部分。结果，还原后的氧化石墨烯最终被铁、铜和硫装饰，因此，成为一种高效的oer电催化剂。细菌所提供的元素将催化惰性石墨烯转化为高度电催化石墨烯，生物混合材料的oer活性优于基准的昂贵金属型oer催化剂。
研究团队采用的是环保的方法，saikaly和团队现在正致力于这种生物混合催化剂的大规模生产和商业化，并为其他重要的电催化反应开发其他类型的生物混合催化剂，如氢进化反应和二氧化碳还原反应。杂原子掺杂/修饰石墨烯或还原氧化石墨烯(rgo)为电催化剂发展提供了一条很有前景的途径，它将在许多技术中发挥作用，包括水裂解技术。然而，目前的掺杂方法很复杂，不环保，也不划算，新研究掺杂/修饰rgo的氧演化反应(oer)合成，使用一种简单的方法，成本效益高，可持续，易于规模化。
oer催化剂是由一种外电子转移细菌硫还原杆菌还原氧化石墨烯而得到。各种分析工具表明，过量的活性元素，如fe, cu, n, p和s装饰rgo薄片。混合催化剂(即， geobacter/rgo)与tafel斜率为43 mv de - 1的可逆氢电极相比，在过电位为270 mv的情况下，其几何电流密度为10 ma cm-2，并且具有很高的耐久性，这可以通过10小时的稳定性测试得到证明。电化学分析表明铁的重要性及其作为oer活性位点的可能作用。
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研究使用了硫还原土杆菌，因为它不具有致病性，富含铁蛋白，并且在自然界中含量丰富。当团队在无氧条件下将细菌和氧化石墨烯混合时，细菌细胞粘附在表面并产生富含铁的蛋白质，与氧化石墨烯进行生物化学反应，作为其自然代谢的一部分。结果，还原后的氧化石墨烯最终被铁、铜和硫装饰，因此，成为一种高效的oer电催化剂。细菌所提供的元素将催化惰性石墨烯转化为高度电催化石墨烯，生物混合材料的oer活性优于基准的昂贵金属型oer催化剂。
研究团队采用的是环保的方法，saikaly和团队现在正致力于这种生物混合催化剂的大规模生产和商业化，并为其他重要的电催化反应开发其他类型的生物混合催化剂，如氢进化反应和二氧化碳还原反应。杂原子掺杂/修饰石墨烯或还原氧化石墨烯(rgo)为电催化剂发展提供了一条很有前景的途径，它将在许多技术中发挥作用，包括水裂解技术。然而，目前的掺杂方法很复杂，不环保，也不划算，新研究掺杂/修饰rgo的氧演化反应(oer)合成，使用一种简单的方法，成本效益高，可持续，易于规模化。
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