Bifunctional manganese oxide–silver nanocomposites anchored on graphitic mesoporous carbon to promote oxygen reduction and inhibit cathodic biofilm growth for long-term operation of microbial fuel cells fed with sewage

文献情報

出版日 2021-12-20
DOI 10.1039/D1SE01479J
インパクトファクター 6.367
著者

Dena Z. Khater, R. S. Amin, Amani E. Fetohi, K. M. El-Khatib, Mohamed Mahmoud


原文を見る

要旨

In this article, we prepared manganese oxide–silver nanocomposites anchored on graphitic mesoporous carbon (MnOx–Ag/GMC) with different Ag nanoparticle (AgNPs) contents as cathodic catalysts to not only improve the oxygen reduction reaction (ORR) kinetics but also inhibit the biofilm growth on the cathode surface of air-cathode microbial fuel cells (MFCs) fed with sewage. The MnOx–Ag/GMC-3 electrocatalyst, which was prepared with an Ag : MnOx weight ratio of 1 : 1, exhibited the best performance for the ORR in an abiotic neutral media electrolyte with an onset potential and half-wave potential of 0.33 V and 0.023 V (vs. SHE), respectively, which is 1.3–1.6-fold higher than those of other prepared electrocatalysts and are comparable to the Pt/C electrocatalyst (i.e., 0.39 V and 0.119 V vs. SHE). Rotating disk electrode analysis revealed that the ORR for MnOx–Ag/GMC nanocomposites proceeds via a mixed pathway (4-electron and 2-electron ORR), suggesting that the main mechanism of bacterial-growth inhibition was via the in situ H2O2 production that was subsequently decomposed to generate hydroxyl radicals, making MnOx–Ag/GMC a potential ORR electrocatalyst for the practical application of MFCs. Notably, MnOx–Ag/GMC nanocomposites showed high antibacterial activity in MFCs, suppressing biofilm growth on the cathode. Consequently, MFCs with MnOx–Ag/GMC nanocomposites had a much higher maximum power density (160 mW m−2) compared to Pt/C cathode-based MFCs (60 mW m−2) with a much lower closed circuit potential decay during continuous operation for 5 months.

関連文献

Breaking the size constraint for nano cages using annular patchy particles

Vikki Anand Varma, Simmie Jaglan, Mohd Yasir Khan, Sujin B. Babu

2023-12-07 Paper

DOI: 10.1039/D3CP03681B

Insights into the multi-functional lithium difluoro(oxalate)borate additive in boosting the Li-ion reaction kinetics for Li3VO4 anodes

Miaomiao Zhang, Cunyuan Pei, Qiqi Xiang, Lintao Liu, Zhongxu Dai, Huijuan Ma, Shibing Ni

2023-12-06 Paper

DOI: 10.1039/D3CP04952C

Energy transfer from two luteins to chlorophylls in light-harvesting complex II study by using exciton models with phase correction

Jiarui Li, Tao Zeng, Zexing Qu, Yu Zhai, Hui Li

2023-12-04 Paper

DOI: 10.1039/D3CP05278H

A study on the Si1−xGex gradual buffer layer of III–V/Si multi-junction solar cells based on first-principles calculations

Qian Wang, Yu Zhuang, Abuduwayiti Aierken, Qiaogang Song, Qin Zhang, Youbo Dou, Qiuli Zhang, Shuyi Zhang

2023-12-07 Paper

DOI: 10.1039/D3CP05309A

Band inversion and switchable magnetic properties of two-dimensional RuClF/WSe2 van der Waals heterostructures

Ziyu Liu, Baozeng Zhou, Xiaocha Wang, Wenbo Mi

2023-12-05 Paper

DOI: 10.1039/D3CP05545K

Switchable asymmetric transmission with broadband polarization conversion in vanadium dioxide-assisted terahertz metamaterials

Zhichao Liu, Tianle Zhou, Gui Jin, Jiangbin Su, Bin Tang

2023-12-04 Paper

DOI: 10.1039/D3CP05095E

Kinetic features of solvent extraction by N,O-donor ligands of f-elements: a comparative study of diamides based on 1,10-phenanthroline and 2,2′-bipyridine

Ekaterina A. Konopkina, Alexander V. Gopin, Anton S. Pozdeev, Maria G. Chernysheva, Paulina Kalle, Elizaveta A. Pavlova, Stepan N. Kalmykov, Vladimir G. Petrov, Nataliya E. Borisova, Alexander A. Guda, Petr I. Matveev

2023-12-18 Paper

DOI: 10.1039/D3CP05081E

Polymer mechanochemistry: from single molecule to bulk material

Qifeng Mu, Jian Hu

2023-12-05 Review Article

DOI: 10.1039/D3CP04160C

Graphene and graphene–cellulose nanocrystal composite films for sustainable anodes in biophotovoltaic devices

Laura T. Wey, Jouko Peltonen, Yagut Allahverdiyeva

2023-12-01 Paper

DOI: 10.1039/D3SE01185B

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンの主な用途は何ですか?

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンは、主に医薬品および農薬の製造に使用されます。また、合成化学の一部として研究用材料としても利用されます。

41608-73-52-Methoxy-4-(methyls...
化合物よくある質問

4-溴甲基-3-甲氧基苯甲酸は安全ですか?

安全ではありません。触覚や吸入に注意が必要で、適切な防護具を使用してください。

118684-13-24-(Bromomethyl)-3-me...
化合物よくある質問

4,6-二氯-N-甲基ピラミジンアミンの代替品はありますか?

代替品としては、4,6-二クロロピラミジンアミンや他のピラミジン系化合物が考えられます。ただし、目的と用途によって最適な代替品は異なります。

10397-15-64,6-Dichloro-N-methy...
化合物よくある質問

6-氯-4-甲基-1H-吲哚を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-氯-4-甲基-1H-吲哚の廃棄物は、適切な容器に収集し、密閉して保管します。温度は常温、湿度は低く、直射日光を避けて保管することを推奨します。廃棄処理は専門...

885520-84-36-chloro-4-methyl-1H...
化合物よくある質問

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドについて「に適用される法規ガイドラインは何ですか」

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドのCAS番号は207974-08-1です。この化合物はGHS分類で毒性物質と有害な反応物質として分類されます...

207974-08-1[2-Fluoro-4-(trifluo...
化合物よくある質問

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸はどのように保存すればよいですか?

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸は、室温で暗所に保管し、乾燥した環境で保存することを推奨します。容器は密閉性の...

19811-64-44-Nitrophenyl N-[(be...
化合物よくある質問

イソデスロラタドリンの代替品はありますか?

イソデスロラタドリンの代替品としては、デスロラタドリンや他の抗ヒスタミン薬が挙げられます。具体的には、デスロラタドリン、ラセカミド、フェルタドリンなどが、症状や...

183198-49-4Iso Desloratadine
化合物よくある質問

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐はどのように合成されますか?

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐の一般的な合成方法は、メタノール中で5-メトキシ-1,2,3,4-四ヒュドロイソキシンを塩酸で塩化します。この反応で...

103030-69-95-Methoxy-1,2,3,4-te...
化合物よくある質問

4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸についての法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号6471-78-9の4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸は、GHS分類では corrosive(腐食性)と識別されます。EUのREAC...

6471-78-94-Amino-5-Methoxy-2-...
化合物よくある質問

甲基孕酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

甲基孕酮の取り扱いは、PPE(個人保護具)の使用が必要な重要な安全事項を伴います。防塵マスク、ゴーグル、手袋を着用することが推奨されます。ドラフトチャンバーを使...

204063-33-22-[(Diphenylmethyl)a...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。