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鑒于此，上海交通大學沈國清/陳欽程團隊在Water Research上發表了題為“從廢物生物質中產生的單原子Fe修飾的N型多孔碳，作為微生物燃料電池中廢水處理的高性能空氣陰極”的研究論文，開發了一種基于廢棄生物質（沼氣殘渣）的高效單原子鐵-氮摻雜多孔碳催化劑（Fe-SA/NBC），用于微生物燃料電池（MFC）的陰極氧還原反應（ORR）。該催化劑通過精確調控Fe-N?活性位點和分級多孔結構，展現出優異的ORR催化性能：動力學電流密度達18.89 mA·cm?²，半波電位0.74 V，均優于商用Pt/C催化劑（10.38 mA·cm?²，0.73 V）。在實際MFC應用中，Fe-SA/NBC陰極實現了882.92 mW·m?²的功率密度（較Pt/C提升22.6%），并顯著提高了COD（47.8%）和氨氮（94.9%）的去除效率。通過同步輻射、電化學測試和DFT計算，研究揭示了單原子Fe-N?位點的高效氧活化機制。這項工作不僅為廢棄生物質資源化提供了新思路，更為開發低成本、高性能的MFC陰極材料開辟了道路，對推動廢水處理-能源回收一體化技術發展具有重要意義。

本研究成功開發出一種基于沼氣殘渣的單原子鐵-氮摻雜多孔碳催化劑（Fe-SA/NBC），其表現出卓越的氧還原反應催化性能（動力學電流密度18.89 mA·cm?²，半波電位0.74 V），顯著優于商用Pt/C催化劑。在實際微生物燃料電池應用中，該催化劑不僅實現了882.92 mW·m?²的高功率密度（較Pt/C提升22.6%）和優異的污染物去除效率（COD 47.8%，氨氮94.9%），還通過理論計算揭示了Fe-N?活性位點的高效催化機制。研究創新性地將廢棄生物質轉化為高性能催化劑，并通過串聯供電實驗驗證了其實際應用價值，為發展低成本、高效率的廢水處理-能源回收一體化技術提供了重要解決方案。