微藻残渣生物炭催化剂

无金属高效氧还原

利用油脂提取后的小球藻残渣制备的氮掺杂生物炭,通过调控热解温度优化氮官能团,实现优异的氧还原催化活性。

杨改秀 · Xuhong, Zheng · Wang, Kexin · Yongming, Sun · 席跃宾 · 单增 · 陈柳萌

Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2023

参数信息

氧还原起始电位
0.8444 V vs. RHE
氮含量
5.75 at%
微生物燃料电池最大功率密度
442.5 mW m⁻²

技术优势

无金属也能高效催化

通过热解温度调控氮官能团,800℃下吡啶氮和石墨氮比例高,赋予生物炭优异的氧还原活性,起始电位仅比Pt/C低约130 mV。

废弃物直接变催化剂

原料是提油后的小球藻残渣,无需额外掺杂,本身富含氮元素,经一步热解即可获得高性能电极材料,成本极低。

调温度就能优化活性

热解温度显著影响氮官能团转化:700℃以吡咯氮为主,800℃转变为吡啶氮,900℃石墨氮占优;其中800℃样品表现出最佳氧还原活性。

微生物燃料电池可用

以MRC-800为阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度达442.5 mW m⁻²,证明该生物炭在实际器件中具有应用潜力。

应用场景