微生物燃料电池电极材料研究进展

1、 · 248· 电 化 学 （ 17 ） ： 68706874 2012 年 trode materials in microbial fuel cellsJ Journal of Power Sources， 2011 ， 196 （ 10 ） ： 44274435 10 Wu C （ 武晨） ， Zhang J Q （ 张嘉琪 ） ， Wang， X L（ 王 et al Power generation of microbial fuel cell 晓丽 ） ， from aniline and glucoseJ Acta Scientiae Circum2011 ，

2、 31 （ 6 ） ： 12271232 stantiae （ 环境科学学报） ， 11 Wang X， Feng Y J， Lee H Electricity production from beer brewery wastewater using single chamber microbial fuel cell J Water Science and Technology， 2008 ， 57 （ 7 ） ： 11171121 12 Liu H， Ramnarayanan R， Logan B E Production of electricity during wastewater

3、 treatment using a single chamber microbial fuel cell J Environmental Science Technology， 2004 ， 38 （ 7 ） ： 22812285 13 Chaudhuri S K， Lovley D R Electricity generation by direct oxidation of glucose in mediatorless microbial fuel cells J Nature Biotechnology， 2003 ， 21 （ 10 ） ： 12291232 14 Wang H M

4、， Davidson M， Zuo Y， et al Recycled tire crumb rubber anodes for sustainable power production in microbial fuel cells J Journal of Power Sources， 2011 ， 196 （ 14 ） ： 58635866 15 Logan B E， Cheng S A， Watson V， et al Graphite fiber brush anodes for increased power production in aircathode microbial f

5、uel cells J Environmental Science Technology， 2007 ， 41 （ 9 ） ： 33413346 16 Zhao F， Rahunen N， Varcoe J R， et al Activated carbon cloth as anode for sulfate removal in a microbial fuel cellJ Environmental Science Technology， 2008 ， 42 （ 13 ） ： 49714976 17 He Z， Wagner N， Minteer S D， et al An upflow

6、 microbial fuel cell with an interior cathode： Assessment of the internal resistance by impedance spectroscopy J Environmental Science Technology， 2006 ， 40 （ 17 ） ： 52125217 18 Kalathil S， Lee J， Cho M H Granular activated carbon based microbial fuel cell for simultaneous decolorization of real dye

7、 wastewater and electricity generation J New Biotechnology， 2011 ， 29 （ 1 ） ： 3237 19 Feng Y， Yang Q， Wang X， et al Treatment of carbon fiber brush anodes for improving power generation in aircathode microbial fuel cells J Journal of Power Sources， 2010 ， 195 （ 7 ） ： 18411844 20 Wang X， Cheng S A， F

8、eng Y J， et al Use of carbon mesh anodes and the effect of different pretreatment methods on power production in microbial fuel cells J Environmental Science Technology， 2009 ， 43 21 Saito T， Mehanna M， Wang X， et al Effect of nitrogen addition on the performance of microbial fuel cell an Bioresourc

9、e Technologyogy， 2011 ， 102 （ 1 ） ： odesJ 395398 22 Tender L M， Reimers C E， Stecher H A， et al Harness ing microbially generated power on the seafloorJ 2002 ， 20 （ 8 ） ： 821825 Nature Biotechnology， 23 Lowy D A， Tender L M， Zeikus J G， et al Harvesting energy from the marine sedimentwater interface

10、 II Kinetic activity of anode materialsJ Biosensors and 2006 ， 21 （ 11 ） ： 20582063 Bioelectronics， 24 Feng C H， Ma L， Li F B， et al A polypyrrole / anthraquinone2， 6disulphonic disodium salt （ PPy / AQDS ） modified anode to improve performance of microbial fuel cellsJ Biosensors and Bioelectronics，

11、 2010 ， 25 （ 6 ） ： 15161520 25 Scott K， Rimbu G A， Katuri K P， et al Application of modified carbon anodes in microbial fuel cells J Process Safety and Environmental Protection， 2007 ， 85 （ B5 ） ： 481488 26 Kim J R， Min B， Logan B E Evaluation of procedures to acclimate a microbial fuel cell for ele

12、ctricity production J Applied Microbiology and Biotechnology， 2005 ， 68 （ 1 ） ： 2330 27 Park D H， Zeikus J G Improved fuel cell and electrode designs for producing electricity from microbial degradation J Biotechnology and Bioengineering， 2003 ， 81 （ 3 ） ： 348355 28 Rosenbaum M， Schroder U， Scholz F

13、 Investigation of the electrocatalytic oxidation of formate and ethanol at platinum black under microbial fuel cell conditions J Journal of Solid State Electrochemistry， 2006 ， 10 （ 10 ） ： 872878 29 Nam J Y， Kim H W， Lim K H， et al Electricity generation from MFCs using differently grown anodeattach

14、ed bacteria J Environmental Engineering Research， 2010 ， 15 （ 2 ） ： 7178 30 Wang K P （ 王凯鹏 ） ， Chen S L （ 陈胜利 ） The synthesise of electronconducting redox hydrogel and its application in microbial fuel cellJ Journal of Electrochemistry （ 电化学） ， 2010 ， 16 （ 1 ） ： 2024 31 Peng L， You S J， Wang J Y Car

15、bon nanotubes as electrode modifier promoting direct electron transfer from Shewanella oneidensis J Biosensors and Bioelectronics， 2010 ， 25 （ 5 ） ： 12481251 32 Liang P （ 梁鹏） ， Fan M Z （ 范明志） ， Cao X X （ 曹效 第3 期 次素琴等： 微生物燃料电池电极材料研究进展 et al Electricity generation by the microbial fuel 鑫） ， cells usin

16、g carbon nanotube as the anode J Environmental Science （ 环 境 科 学 ） ， 2008 ， 29 （ 8 ） ： 23562360 · 249· J Journal of Power Sources， 2007 ， 170 （ 1 ） ： 79cells 84 44 Zou Y J， Xiang C L， Yang L N， et al A mediatorless microbial fuel cell using polypyrrole coated carbon nanotubes composite as

17、anode material J International Journal of Hydrogen Energy， 2008 ， 33 （ 18 ） ： 48564862 45 Ci S Q， Wen Z H， Chen J H， et al Decorating anode with bamboolike nitrogendoped carbon nanotubes for microbial fuel cellsJ Electrochemistry Communications， 2012 ， 14 （ 1 ） ： 7174 46 Chen D， Tang L H， Li J H Gra

18、phenebased materials in electrochemistry J Chemical Society Reviews， 2010 ， 39 （ 8 ） ： 31573180 47 Chang H X， Zhang H， Lv X J， et al Quantum dots sensitized graphene： In situ growth and application in photoelectrochemical cells J Electrochemistry Communi2010 ， 12 （ 3 ） ： 483487 cations， 48 Li Y M， L

19、v X J， Lu J， et al Preparation of SnO2 nanocrystal / graphene nanosheets composites and their lithi Journal of Physical Chemistry um storage abilityJ C， 2010 ， 114 （ 49 ） ： 2177021774 49 Xia J L， Chen F， Li J H， et al Measurement of quantum Nature Nonotechnology， capacitance of grapheneJ 2009 ， 4 ：

20、505509 50 Li Y M， Tang L H， Li J H Pt / graphene nano composites as the anode catalyst of methanol oxidation J Electrochemistry Communications， 2009 ， 11 （ 4 ） ： 846849 51 Tang L H， Wang Y， Li Y M， et al Preparation， structure and electrochemical properties of graphene modi Advanced Functional Mater

21、ials， fied electrode J 2009 ， 19 （ 17 ） ： 27822789 52 Huang Y X， Liu X W， Xie J F， et al Graphene oxide nanoribbons greatly enhance extracellular electron transfer in bioelectrochemical systemsJ Chemical 2011 ， 47 （ 20 ） ： 57955797 Communications， 53 Zhang Y， Mo G， Li X， et al A graphene modified an

22、ode to improve the performance of microbial fuel cells J Journal of Power Sources， 2011 ， 196 （ 13 ） ： 54025407 54 Luo J Y， Jang H D， Sun T， et al Compression and aggregationresistant particles of crumpled soft sheets J ACS Nano， 2012 ， 5 （ 11 ） ： 89438949 55 Watanabe K Recent sevelopments in microb

23、ial fuel cell technologies for sustainable bioenergy J Journal of Bioscience and Bioengineering， 2008 ， 106 （ 6 ） ： 528- 33 Sharma T， Reddy A L M， Chandra T S， et al Development of carbon nanotubes and nanofluids based microbial fuel cell J International Journal of Hydrogen Energy， 2008 ， 33 （ 22 ）

24、： 67496754 34 Nambiar S， Togo C A， Limson J L Application of multiwalled carbon nanotubes to enhance anodic performance of an enterobacter cloacaebased fuel cell J African Journal of Biotechnology， 2009 ， 8 （ 24 ） ： 69276932 35 Tsai H Y， Wu C C， Lee C Y， et al Microbial fuel cell performance of mult

25、iwall carbon nanotubes on carbon cloth as electrodes J Journal of Power Sources， 2009 ， 194 （ 1 ） ： 199205 36 Sun J J， Zhao H Z， Yang Q Z， et al A novel layerbylayer selfassembled carbon nanotubebased anode： Preparation， characterization， and application in microbial fuel cellJ Electrochimica Acta，

26、2010 ， 55 （ 9 ） ： 30413047 37 Xie X， Hu L B， Pasta M， et al Threedimensional carbon nanotubetextile anode for highperformance microbial fuel cellsJ Nano Letters， 2011 ， 11 （ 1 ） ： 291296 38 Magrez A， Kasas S， Salicio V， et al Cellular toxicity of carbonbased nanomaterialsJ Nano Letters， 2006 ， 6 （ 6

27、 ） ： 11211125 39 Dong H， Li C M， Chen W， et al Sensitive amperometric immunosensing using polypyrrolepropylic acid films for biomolecule immobilizationJ Analytical Chemistry， 2006 ， 78 （ 21 ） ： 74247431 40 Li C M， Chen W， Yang X， et al Impedance labelless detectionbased polypyrrole protein biosensor

28、 J Frontiers in Bioscience， 2005 ， 10 ： 25182526 41 Schrder U， Niessen J， Scholz F A generation of microbial fuel cells with current outputs boosted by more than one order of magnitudeJ Angewandte Chemie International Edition， 2003 ， 42 （ 25 ） ： 28802883 42 Niessen J， Schrder U， Rosenbaum M， et al F

29、luorinated polyanilines as superior materials for electrocatalytic anodes in bacterial fuel cells J Electrochemistry Communications， 2004 ， 6 （ 6 ） ： 571575 43 Qiao Y， Li C M， Bao S J， et al Carbon nanotube / polyaniline composite as anode material for microbial fuel · 250· 536 电 化 学 2012

30、年 67 Ohms D， Herzog S， Franke R， et al Influence of metalions on the electrocatalytic oxygen reduction of carbon materials prepared from pyrolyzed polyacrylonitrile J Journal of Power Sources， 1992 ， 38 （ 3 ） ： 327334 68 Zhao F， Harnisch F， Schroder U， et al Application of pyrolysed iron（ II） phthal

31、ocyanine and CoTMPP based oxygen reduction catalysts as cathode materials in microbial fuel cells J Electrochemistry Communica2005 ， 7 （ 12 ） ： 14051410 tions， 69 Hao Y E， Cheng S A， Scott K， et al Microbial fuel cell performance with nonPt cathode catalystsJ Journal 2007 ， 171 （ 2 ） ： 275281 of Pow

32、er Sources， 70 Harnisch F， Savastenko N A， Zhao F， et al Comparative study on the performance of pyrolyzed and plasmatreated iron（ II） phthalocyaninebased catalysts for oxygen reduction in pH neutral electrolyte solutions J Journal of Power Sources， 2009 ， 193 （ 1 ） ： 8692 71 Kim J R， Kim J Y， Han S

33、 B， et al Application of Conaphthalocyanine （ CoNPc ） as alternative cathode catJ alyst and support structure for microbial fuel cells 2011 ， 102 （ 1 ） ： 342347 Bioresource Technology， 72 Birry L， Mehta P， Jaouen F， et al Application of iron based cathode catalysts in a microbial fuel cellJ 2011 ， 5

34、6 （ 3 ） ： 15051511 Electrochimica Acta， 73 Yuan Y， Ahmed J， Kim S Polyaniline / carbon black compositesupported iron phthalocyanine as an oxygen reduction catalyst for microbial fuel cellsJ Journal of 2011 ， 196 （ 3 ） ： 11031106 Power Sources， 74 Zhang Y， Mo G， Li X， et al Iron tetrasulfophthalocyan

35、ine functionalized graphene as a platinumfree cathodic catalyst for efficient oxygen reduction in microbial fuel cells J Journal of Power Sources， 2012 ， 197 ： 9396 75 Zhang F， Cheng S A， Pant D， et al Power generation using an activated carbon and metal mesh cathode in a microbial fuel cellJ Electr

36、ochemistry Communica2009 ， 11 （ 11 ） ： 21772179 tions， 76 Zhang F， Pant D， Logan B E Longterm performance of activated carbon air cathodes with different diffusion layer porosities in microbial fuel cellsJ Biosensors and Bioelectronics， 2011 ， 30 （ 1 ） ： 4955 77 Feng L Y， Yan Y Y， Chen Y G， et al Ni

37、trogendoped carbon nanotubes as efficient and durable metalfree cathodic catalysts for oxygen reduction in microbial fuel cellsJ Energy Environmental Science， 2011 ， 4 （ 5 ） ： 18921899 56 Cheng S， Liu H， Logan B E Power densities using different cathode catalysts （ Pt and CoTMPP ） and polymer binder

38、s （ Nafion and PTFE） in single chamber mi Environmental Science Techcrobial fuel cellsJ nology， 2006 ， 40 （ 1 ） ： 364369 57 Sanchez D V P， Huynh P， Kozlov M E， et al Carbon nanotube / platinum （ Pt） sheet as an improved cathode Energy Fuels， 2010 ， 24 for microbial fuel cellsJ （ 11 ） ： 58975902 58 X

39、ie X， Pasta M， Hu L B， et al Nanostructured textiles as highperformance aqueous cathodes for microbial fuJ Energy Environmental Science， 2011 ， 4 el cells （ 4 ） ： 12931297 59 Morris J M， Jin S， Wang J Q， et al Lead dioxide as an alternative catalyst to platinum in microbial fuel cells J Electrochemi

40、stry Communications， 2007 ， 9 （ 7） ： 17301734 60 Roche I， Scott K Carbonsupported manganese oxide nanoparticles as electrocatalysts for oxygen reduction reJ Journal of Applied action （ orr） in neutral solution Electrochemistry， 2009 ， 39 （ 2 ） ： 197204 61 Zhang L X， Liu C S， Zhuang L， et al Manganes

41、e dioxide as an alternative cathodic catalyst to platinum in microbial fuel cells J Biosensors and Bioelectronics， 2009 ， 24 （ 9 ） ： 28252829 62 Li X， Hu B X， Suib S， et al Manganese dioxide as a new cathode catalyst in microbial fuel cells J Journal of Power Sources， 2010 ， 195 （ 9 ） ： 25862591 63

42、Liu X W， Sun X F， Huang Y X， et al Nanostructured manganese oxide as a cathodic catalyst for enhanced oxygen reduction in a microbial fuel cell fed with a synthetic wastewater J Water Research， 2010 ， 44 （ 18 ） ： 52985305 64 Lu M， Kharkwal S， Ng H Y， et al Carbon nanotube supported MnO2 catalysts fo

43、r oxygen reduction reaction Bioand their applications in microbial fuel cellsJ sensors and Bioelectronics， 2011 ， 26 （ 12 ） ： 47284732 65 Jasinski R A new fuel cell cathode catalyst J Nature 1964 ， 201 ： 12121213 66 Faubert G， Lalande G， Cote R， et al Heattreated iron and cobalt tetraphenylporphyrins adsorbed on c