硫掺杂石墨烯作为MFC阴极性能和生物毒性检测

作者：蓝瑞嵩; 刘丽华; 张倩; 陈博彦; 洪俊明^*

来源：化工进展, 2023, 1-11.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0799

• 微生物燃料电池
• 阴极催化剂
• 硫掺杂还原氧化石墨烯
• 毒性检测
• 苯扎氯铵

采用水热法制备了硫掺杂还原氧化石墨烯(S-rGO)，表征发现S原子的掺杂会导致结构缺陷的形成，这些结构缺陷会增加活性位点。通过电化学测试，S-rGO的氧还原反应(ORR)性能优于rGO，其极限电流密度为4.08 mA/cm2，高出rGO(3.48 mA/cm2)17.3%，这表明S原子的掺杂能够有效提高rGO的ORR活性。将S-rGO与活性炭(AC)、炭黑(CB)以0.1∶0.25∶1混合作为微生物燃料电池阴极催化剂。结果表明，S-rGO催化的微生物燃料电池反应器每个周期可持续27 h，输出电压为0.33 V，而rGO催化的反应器每个周期可持续24 h，输出电压为0.30 V；CB催化的反应器每个周期可持续23 h，输出电压为0.26 V。以苯扎氯铵(BAC)为生物毒性物质，探讨了S-rGO修饰的微生物燃料电池作为毒性传感器，根据电压与BAC浓度的线性拟合结果，发现S-rGO具有更高的毒性检测灵敏度和稳定性(相关系数为0.996)，而传统的Pt/C阴极催化剂的相关系数为0.932，表明S-rGO在毒性检测领域具有巨大的应用潜力。

• 单位
  华侨大学