作为反CO电催化剂的ZnMo-MOF增强了微生物对CO/CO2转换的电合成
Yu Chen1, Yuhang Chen1, David Zixiang Dai2
1State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, PR China; College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, PR China.
Chemosphere
|April 28, 2024
概括
这项研究引入了一种用于微生物电合成 (MES) 的新型抗CO催化剂,增强二氧化碳转化. 新的ZnMo-MOF-800阴极显著提高了化学生产,并抵御了CO的毒性,提高了MES的效率.
科学领域:
- 电化学和催化剂的应用
- 生物技术和生物工程 生物技术和生物工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 微生物电合成 (MES) 使用电力将CO/CO2转化为有价值的化学物质.
- 一氧化碳 (CO) 通过中毒阴极和增加演化反应 (HER) 过量的潜能来抑制MES.
- 开发耐碳阴极对于在MES中有效利用CO/CO2至关重要.
研究的目的:
- 评估抗CO HER催化剂对CO/CO2转换的MES性能的影响.
- 合成和表征ZnMo-金属有机框架 (MOF) 材料作为潜在的抗CO HER催化剂.
- 评估使用新型阴极从CO/CO2产生化学物质的MES系统的效率.
主要方法:
- 合成ZnMo-MOF材料在不同的烧焦温度下.
- 合成材料对催化活性和CO抵抗性的表征.
- 使用开发的阴极 (ZnMo-MOF-800) 和使用CO/CO2料的Clostridium ljungdahlii生物催化剂对MES的性能评估.
主要成果:
- 采用Mo2C纳米颗粒的ZnMo-MOF-800显示出出色的耐CO毒性,并在CO大气中增强了HER.
- 与Pt/C相比,使用ZnMo-MOF-800阴极的MES实现了明显更高的酸盐 (0.31g L-1d-1),丁酸盐 (0.1g L-1d-1) 和2,3-butanediol (0.09g L-1d-1) 的产量.
- ZnMo-MOF-800促进了强大的生物膜形成,进一步提高了CO耐受性.
结论:
- ZnMo-MOF-800 作为一种有效的抗CO HER 催化剂,改善了电子转移,并减轻了 MES 中的 CO 中毒.
- 开发的阴极材料通过MES显著增强了从CO/CO2中产生向化学物质的生产.
- 这项研究为设计高效阴极提供了一个有希望的策略,以推进微生物电合成中的CO/CO2转化.
