Bioproduction of cerium-bearing magnetite and application to improve carbon-black supported platinum catalysts
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Biogeochemical processing of metals including the fabrication of novel nanomaterials from metal contaminated waste streams by microbial cells is an area of intense interest in the environmental sciences. Results Here we focus on the fate of Ce during the microbial reduction of a suite of Ce-bearing ferrihydrites with between 0.2 and 4.2 mol% Ce. Cerium K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) analyses showed that trivalent and tetravalent cerium co-existed, with a higher proportion of tetravalent cerium observed with increasing Ce-bearing of the ferrihydrite. The subsurface metal-reducing bacterium Geobacter sulfurreducens was used to bioreduce Ce-bearing ferrihydrite, and with 0.2 mol% and 0.5 mol% Ce, an Fe(II)-bearing mineral, magnetite (Fe(II)(III) 2 O 4 ), formed alongside a small amount of goethite (FeOOH). At higher Ce-doping (1.4 mol% and 4.2 mol%) Fe(III) bioreduction was inhibited and goethite dominated the final products. During microbial Fe(III) reduction Ce was not released to solution, suggesting Ce remained associated with the Fe minerals during redox cycling, even at high Ce loadings. In addition, Fe L 2,3 X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) analyses suggested that Ce partially incorporated into the Fe(III) crystallographic sites in the magnetite. The use of Ce-bearing biomagnetite prepared in this study was tested for hydrogen fuel cell catalyst applications. Platinum/carbon black electrodes were fabricated, containing 10% biomagnetite with 0.2 mol% Ce in the catalyst. The addition of bioreduced Ce-magnetite improved the electrode durability when compared to a normal Pt/CB catalyst. Conclusion Different concentrations of Ce can inhibit the bioreduction of Fe(III) minerals, resulting in the formation of different bioreduction products. Bioprocessing of Fe-minerals to form Ce-containing magnetite (potentially from waste sources) offers a sustainable route to the production of fuel cell catalysts with improved performance. Graphical Abstract
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».