活性氧化还原微生物燃料电池

由于我国发电和废物进行处理的双重管理功能，微生物燃料动力电池发展已成为中国可再生利用生物资源能源，废水以及处理，生物信息传感和生物组织修复系统应用的可行科学技术。宁夏活性炭主要成分为碳，并含有少量氧、氢、硫、氮、氯等元素，在结构上是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，堆积密度低，比表面积大具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。煤质柱状活性炭采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色圆柱状颗粒；具有合理的孔隙结构，良好的吸附性能，机械强度高，易反复再生，造价低等特点；用于有毒气体的净化，废气处理，工业和生活用水的净化处理，溶剂回收等方面。空气净化活性炭采用优质活性炭经特殊处理，用于专门净化被污染的空气，所以叫空气净化活性炭。阴极是燃料电池的关键因素组成一个部分，决定了其成本和性能。氧还原反应是燃料电池企业技术中用于发电非常重要的阴极反应。活性炭是一种社会环境可持续的氧还原反应催化剂，由于其固有的高比表面积和介孔特性而广泛可以用于研究生物燃料电池，但它显示出相对高的氧还原反应过电位，因此我们具有低的电催化活性。在本文中，采用不同掺杂其它文化元素改性的方法来实现降低过电位并改善活性炭催化剂的氧化还原电催化活性。

研究引用数据，第二杂原子掺杂氮被引入活性碳，如硼，磷或硫，并且可以调节电子的表面极性，从而进一步提高活性炭的氧还原催化剂的活性。在这种情况下，这些以前的研究结果激励我们去探索，以提高其氧化还原催化活性的合适方法。我们植酸通过原位掺杂聚苯胺涂覆，活性炭和随后的氧化聚合热解的N和P共掺杂的碳掺入。与纯活性炭相比，磷提高催化活性的氧化还原中性溶液通过除碳，氮和磷的优异性能的表面积较低电势的催化剂结合了高新鲜制备的活性炭氧化物还原。使用掺杂的催化剂的燃料电池，使用原来的活性炭催化剂的功率密度的两倍产生。

多种氮磷掺杂其中活性炭的形态进行分析

扫描电镜形貌分析表明，掺杂活性炭从植酸掺杂的碳中表现出纳米棒网络表面(图1A和B)。 图中的高分辨率透射显微镜(HR-TEM)图像。 1C表明，氮、磷和碳掺杂活性炭具有与边缘相似的石墨化碳结构，可能来源于氮和磷碳。 为了进一步检测氮、磷、碳中可能的晶体结构，XRD和Raman分析，以及XRD和Raman分析，原始活性炭在23附近只有与碳（002）对应的板峰。 碳掺入后出现了大约43个对应于（100）的新的宽峰，表明存在石墨化碳结构。 此外，氮磷双掺杂活性炭的强度强于单掺杂碳，氮掺杂碳弱于磷掺杂碳，磷掺杂对碳层石墨化起积极作用。

图1: 高分辨率的活性炭和元素映射图像、碳、氮和磷元素映射图像显示了元素的均匀分布。

不同氮磷碳掺杂比的活性炭电催化活性

活性炭作为样品可以通过两步法技术制备，包括利用原位化学氧化反应聚合和高温热解。这里，苯胺和植酸分别表示用作不同氮源和磷源。为了发展研究氮磷碳比对分析活性炭的氧化系统还原电催化活性的影响，在中性环境介质中进行一个循环伏安图。旋转圆盘电极伏安图在氧饱和的50mM磷酸盐缓冲工作溶液中进行，结果数据显示在图2A中。在掺杂碳改性后，活性炭基催化剂的起始电位变化显示出从0V到+0.