表面铁/氮掺杂介孔石墨烯气凝胶提升微生物燃料电池阳极性能的研究

以硫酸亚铁铵为铁源和氮源，利用水热反应和冷冻干燥法制备了铁/氮掺杂的介孔还原氧化石墨烯气凝胶（FNGA）。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面分析仪对材料结构进行表征；采用循环伏安法和交流阻抗法对其电化学性能进行研究。结果表明与直接水热还原得到的石墨烯气凝胶相比较，铁/氮掺杂的石墨烯气凝胶不仅具有孔径在10-20微米之间的三维多孔结构，而且还具有10nm以下的介孔结构并且具有较高的比表面积，当其作为电极材料时可以为电解液中的小分子氧化还原反应提供更多反应位点，将其作为阳极材料应用于希瓦氏菌微生物燃料电池中后，显著提高了电池的放电功率密度与电流密度，电池的最大功率密度可达到10.94 W m-2。本文为开发低成本高效的微生物燃料电极阳极材料提供了新的思路