由于化石燃料的大量使用，人们面临着温室效应和能源短缺的问题。据《BP世界能源展望》，石油、天然气和煤炭仍是为世界经济提供动力的主导能源，占2035年能源总供给的四分之三以上。因此，我们更加需求清洁能源。近年来，微生物电合成的发展受到了人们的广泛关注。微生物电合成是指微生物利用电能固定CO₂并将其还原为醋酸等有机物的过程。 微生物电合成系统含有一对阴极和阳极，中间由离子交换膜将其隔开，电极分别浸没在电解质溶液中。CO₂转化为乙酸的反应发生在阴极室内，阴极材料则对微生物电合成的过程起到了比较重要的影响。一些常见的碳材料，如碳毡、碳布、碳纸等，虽成本低、扩展性好，但由于比表面积小、生物相容性较差，不利于细菌的附着，产率很低。网状玻璃碳（RVC）比起上述材料，有孔隙率高、比表面积大和导电率高的特点。

良好的材料和最佳的表面改性的结合是复合电极的发展前景。对电极表面修饰使其带有正电荷可以提高细菌的附着，利于形成生物膜，提高乙酸的产率。Nie等人将镍纳米颗粒锚定到石墨表面，用于S.ovata的微生物电合成过程，大大提高了乙酸的产率。镍纳米颗粒结构使表面带负电荷的细胞紧密地附着于电极表面，提高了细胞附着面积，促进电子传递和乙酸合成。镍泡沫制氢阴极由于其独特的大孔三维结构和优良的机械强度引起了很多人的关注。Song等人通过水热法制备出了一种新型的三维石墨烯-镍泡沫（G-NF）阴极，这种混合阴极增加了比表面积、电活性表面积和电导率，乙酸的产率也得到了提高。

本研究主要研究镍基二元复合材料对乙酸产量产率的影响，将二元金属（镍基）通过磁控溅射到石墨阴极板上，阴极板放在s.ovata的微生物电池内进行培养观察，每天定时取样检验阴极和阳极液的ph和hplc、阴极液的od，以此研究乙酸的产率。拟研究出最佳的二元金属配比。

本实验用到的材料有：s.ovata-2662细菌购于德国dsm公司，是严格厌氧菌，培养在311培养基中，氢气作为电子源。nafion（全氟磺酸隔膜）115质子交换膜将阴极室和阳极室隔离开。

本实验采用高效液相色谱（hplc）测量乙酸的产量；利用dc磁控溅射将金属纳米粒子溅射到石墨板上，石墨板的尺寸为50mm×20mm×2mm；利用sem（扫描电子显微镜）观察电极表面的微观形态结构和处理方法；利用xrd（x射线衍射）分析元素组成；利用共聚焦显微镜观察生物膜；恒电位仪外加-0.9v的电压。

3. 研究计划与安排

第二周完成文献翻译；第三周完成开题报告；第四周到第九周进行实验；之后的一个月写论文，准备PPT答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] t. zhang, h. nie, t.s. bain, h. lu, m. cui, o.l. snoeyenbos-west, a.e. franks, k.p. nevin, t.p. russell, d.r. lovley, improved cathode materials for microbial electrosynthesis, energy amp; environmental science, 2013(6): 217-224

[2] shiv singh, nishith verma, fabrication of ni nanoparticles-dispersed carbon micro-nanofibers as the electrodes of a microbial fuel cell for bio-energy production, international journal of hydrogen energy, 2015(40): 1145-1153

[3]m. cui, h. nie, t. zhang, d. lovley, t. p. russell, three-dimensional hierarchical metal oxide-carbon electrode materials for highly efficient microbial electrosynthesis, sustainable energy amp; fuels, 2017(1): 1171