马杰团队在《先进功能材料》揭示微生物合成技术在重金属高效去除方面的最新突破

马杰团队在《先进功能材料》期刊上发布新研究，微生物助力重金属离子高效去除

近期，环境科学与工程学院马杰教授团队在《先进功能材料》期刊上发表了一篇题为“Bacillus Cereus-Derived Hollow Carbon Rods/Oxygen-Vacancy-Rich Co3O4-x Nanosheets by Biomineralization Strategy for Boosting Lead Ions Capture”的研究论文，该研究在微生物合成金属氧化物电化学高效除铅领域取得了重要进展。

电容去离子（CDI）技术因其环保、高效、选择性分离等优势，在重金属分离领域具有广阔的应用前景。然而，现有电极材料普遍存在离子储存容量有限、稳定性不足等问题，影响了去离子效果和成本控制，限制了该技术的广泛应用。近年来，利用微生物介导合成电极材料成为创新策略，受到广泛关注。这一策略利用微生物的代谢功能，绿色、高效、安全地构建高性能电极材料，具有显著优势，问鼎娱乐官网入口。但如何精准筛选与改造功能微生物，优化材料合成过程，仍面临诸多科学挑战。

基于前期研究，马杰团队创新性地采用Bacillus cereus的“生物矿化”功能，成功构建了一种由中空碳棒（LY）包覆富含氧空位的Co3O4-X纳米片（LY-Co3O4-X）的复合电极材料。中空结构不仅形成了三维导电网络，还作为支撑骨架，减轻了Co3O4-X的聚集和粉碎，保持了电极活性。高度分散的Co3O4-X纳米片缩短了离子传输路径，增强了LY-Co3O4-X的反应动力学。LY-Co3O4-x的界面耦合促进了电子重新分布和电荷快速转移，加速了Pb2+的水合化、水化层脱除及离子分离过程。在1.60 V的工作电压下，LY-Co3O4-X展现出卓越的Pb²⁺去除性能（Pb²⁺吸附容量可达78.7 mg g⁻¹，吸附速率为2.62 mg g⁻¹ min⁻¹），超越了绝大多数已报道的电极材料，并表现出优异的长寿命循环性能。这一发现为微生物构建金属氧化物并调控其电化学活性开辟了新途径。

该论文第一作者为环境科学与工程学院博士生袁建华（已入职南华大学），同济大学为通讯作者单位，环境科学与工程学院马杰教授和曹江林教授为论文共同通讯作者，问鼎娱乐下载。该研究工作得到国家自然科学基金委资助。

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论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202517924