氧化石墨烯与剩余活性污泥聚合制备多孔碳材料及其电化学性能

摘要

石墨烯是导电性良好的二维材料,但易重新堆叠而导致导电率和电容量下降.氧化石墨烯(GO)的生物相容性和细菌的胶体特性可使二者在水溶液中聚集为三维石墨烯基材料.将剩余活性污泥与GO悬浮液共培养形成活性污泥石墨烯水凝胶(SGH),剩余活性污泥中的细菌可将GO还原为导电的rGO.SGH经冻干可得到具有良好亲水性和导电性的O、N自掺杂多孔材料,即活性污泥石墨烯气凝胶(SGA).在氩气中高温退火可进一步提高材料的电化学性能.经700°C、2 h退火后的改性SGA(ANSGA)具有174 F/g的比电容值(2 A/g),以及优异的倍率性能、离子传输性能和循环稳定性,具有进一步加工制备电极材料的应用潜力,为石墨烯基材料绿色制备和剩余活性污泥资源化利用提供方向.