Page 53 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 张 敏，等: 微生物燃料电池纳米纤维基阳极材料的研究进展 ·1553·

除了使用化学方法合成含有导电聚合物的单组 结合以制备高效的电极材料值得更多的研究人员进
分或多组分纳米纤维外，采用静电纺丝技术也能合 行探索和应用。
成具有纳米尺度直径的导电聚合物基纳米纤维。尽 3.3 其他纳米纤维电极
管静电纺丝是一种简单、通用的聚合物纳米纤维生 鉴于 α-Fe 2 O 3 与产电菌外膜 c 型细胞色素的中
产技术，但导电聚合物的低溶解度和脆性是制约静 点电位比较接近，有利于胞外电子传输，LIU 等 [73]
电纺丝生产导电聚合物纳米纤维的主要因素 [70] 。 制备了一种多孔性 α-Fe 2 O 3 纳米纤维（α-Fe 2 O 3 NF），
为了解决这些问题，研究者们开发了将导电聚 CNTs 被用来作为 α-Fe 2 O 3 纳米纤维的改性剂提高了
合物与其他聚合物溶液混合的方法以提高其机械性 材料的导电性。CNTs/α-Fe 2 O 3 NF 制备过程如图 5a
能、亲水性。例如：WEN 等 [71] 使用六氟异丙醇 所示。将 CNTs/α-Fe 2 O 3 涂覆在 CC 上制备了 CNTs/
（HFIP）作为溶剂，将十二烷基苯磺酸钠（DBSA） α-Fe 2 O 3 /CC 阳极，由图 5b 可见，在生物膜形成前后，
掺杂吡咯单体的溶液直接电纺成纤维。JIANG 等 [72] CNTs/α-Fe 2O 3/CC 的 R ct 与欧姆内阻都明显小于其他电
以聚乙烯醇（PVA）聚合物、硼碳氮纳米管和聚3,4- 极，并且具有输出电压高（0.66 V）且稳定、最大功
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乙烯二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT∶PSS） 率密度高（1952 mW/m ）、COD 去除率较高（85.04%）
聚合物混合制备了纺丝液，然后通过静电纺丝纺成 的优势，但重复使用性问题有待进一步研究。图 5c
纳米纤维膜，提高了导电性。虽然目前采用静电纺 揭示了提高生物量和 EET 的可能机制，将具有良好生
丝技术用于制备导电聚合物基纳米纤维膜应用于 物相容性和导电性的CNTs与α-Fe 2O 3 纳米纤维三维互
MFC 阳极电极的研究并不多，但由于其具有多种优 穿网络结构插入微生物体内，这能够在提高生物量的
势，MFC 电极与静电纺导电聚合物基纳米纤维膜相 同时促进 EET，从而进一步提高 MFC 的性能。

图 5 CNTs/α-Fe 2 O 3 纳米纤维合成示意图（a）；N 2 饱和阳极液中生物膜形成前（1）和后（3）阳极修饰后的 CV 曲线，生物
膜形成前（2）和后（4）阳极修饰后的 Nyquist 曲线（b）；CNTs/α-Fe 2 O 3 /CC 阳极表面生物膜的结构示意图（c） [73]
Fig. 5 Schematic illustration of synthesis of CNTs/α-Fe 2 O 3 nanofibers (a); CV curves of anodes modification before (1) and
after (3) biofilm formation in N 2 -saturated anolyte (b) and Nyquist plots of anodes modification before (2) and after (4)
biofilm formation; Structure diagram of biofilm on CNTs/α-Fe 2 O 3 /CC anode surface (c) [73]