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关键词：
聚合离子液体;石墨烯;固相萃取;有机磷农药
发表时间：
2017-02-07 11:47:20
电化学活性微生物在微生物燃料电池阳极中的应用_张逸驰
宋丹杨 | -> | 521| 0| 0.318768MB |微生物燃料电池;电化学活性微生物;异化铁还原菌;阳极呼吸菌;评述
微生物燃料电池(Microbial fuel cell MFC)可利用污水中的有机物、人类和动物排出的废物、农作
物的废弃秸杆等发电，具有降解污染物的同时进行产能的双重功能，作为一种新能源技术己引起中外研
究者们的极大兴趣CI -5]，迄今己有百余年历史。由于输出功率较低，尚未实现有意义的大规模实际应
用。近年来，MFC的输出功率己提高3 }4个数量级[[4,6,7]。在MFC的研究中，对用于阳极的产电微生
物研究较为集中，富集在阳极上的电化学活性微生物将有机物氧化用于代谢过程中，产生的电子经过外
电路传递给阴极，在阴极与电子受体结合，这些氧化还原反应使产生的电子不断传递并在外电路中形成
电流[[A, 9]。在目前的报道中，MFC阳极中用于产生电流的微生物有几种名词，如电化学活性微生物、胞
外产电菌及阳极呼吸菌(Electrochemically active bacteria } exoelectrogenic bacteria and anode respiring bac-
teria)等。电极表面性质和结构影响细菌的产电机理和产电能力，本文中统称这类产电的微生物为电化
学活性微生物。由于各物质在电极上发生反应时表现出各自不同的电化学活性特征，以及不同产电微
生物与电极间表现出电子传递特征的差异性[D of，目前发现的微生物与电极间电子传递主要有纳米导
线[Czl、细胞外膜蛋白[DI」及利用微生物自生中介体或外加中介体[Dz7 3种方式，完成微生物与电极间的电
子转移。但常常几种方式同时作用，如图1所示。
这类电化学活性微生物在利用电子给体进行氧化的过程中，不同的微生物对于电子给体用于自身
细胞物质的合成与用于产电的比率是不相同的;同一种微生物对不同电子给体的作用也是不同的。如
有些微生物能将绝大多数电子给体氧化而用于产电，最高比率可达90%以上，有些微生物则将大部分
有机物用于同化过程而只氧化少部分电子给体(40%以下)，可见电化学活性微生物在电极表面的催化
活性是直接与菌种本身对底物利用的特性相关。因此，了解各产电微生物的生理生化特性、筛选优势的
产电微生物及分析不同菌种间的协同作用，对于进一步深入揭示微生物在阳极表面的电子传递机制及
提高电化学催化能力为加速微生物燃料电池的实际应用具有重要意义。
物的废弃秸杆等发电，具有降解污染物的同时进行产能的双重功能，作为一种新能源技术己引起中外研
究者们的极大兴趣CI -5]，迄今己有百余年历史。由于输出功率较低，尚未实现有意义的大规模实际应
用。近年来，MFC的输出功率己提高3 }4个数量级[[4,6,7]。在MFC的研究中，对用于阳极的产电微生
物研究较为集中，富集在阳极上的电化学活性微生物将有机物氧化用于代谢过程中，产生的电子经过外
电路传递给阴极，在阴极与电子受体结合，这些氧化还原反应使产生的电子不断传递并在外电路中形成
电流[[A, 9]。在目前的报道中，MFC阳极中用于产生电流的微生物有几种名词，如电化学活性微生物、胞
外产电菌及阳极呼吸菌(Electrochemically active bacteria } exoelectrogenic bacteria and anode respiring bac-
teria)等。电极表面性质和结构影响细菌的产电机理和产电能力，本文中统称这类产电的微生物为电化
学活性微生物。由于各物质在电极上发生反应时表现出各自不同的电化学活性特征，以及不同产电微
生物与电极间表现出电子传递特征的差异性[D of，目前发现的微生物与电极间电子传递主要有纳米导
线[Czl、细胞外膜蛋白[DI」及利用微生物自生中介体或外加中介体[Dz7 3种方式，完成微生物与电极间的电
子转移。但常常几种方式同时作用，如图1所示。
这类电化学活性微生物在利用电子给体进行氧化的过程中，不同的微生物对于电子给体用于自身
细胞物质的合成与用于产电的比率是不相同的;同一种微生物对不同电子给体的作用也是不同的。如
有些微生物能将绝大多数电子给体氧化而用于产电，最高比率可达90%以上，有些微生物则将大部分
有机物用于同化过程而只氧化少部分电子给体(40%以下)，可见电化学活性微生物在电极表面的催化
活性是直接与菌种本身对底物利用的特性相关。因此，了解各产电微生物的生理生化特性、筛选优势的
产电微生物及分析不同菌种间的协同作用，对于进一步深入揭示微生物在阳极表面的电子传递机制及
提高电化学催化能力为加速微生物燃料电池的实际应用具有重要意义。
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