1. 研究目的与意义（文献综述）

人类对于化石燃料的大量开采利用，使能源短缺和温室效应两大全球问题出现在人类面前，由国际能源署预测：世界能源需求将从2009年的120亿吨石油当量增长至180亿吨, 全球co₂年排放量将从2009年的290亿吨增长至430亿吨^[1]。人类对于能源的需求将大大超越能源的供应量，使得生态环境被破坏，因此我们需要寻求新的可再生能源的利用来实现可持续发展。

co₂是一种地球上广泛的可再生能源，在地球上, 植物通过光合作用利用太阳能转化co₂,合成各种各样的有机物即可以用来作为能源。除光合作用外,自然界已经发现了另外5条co₂固定途径，而这5条途径都存在于微生物中。如sporomusa ovata（s.ovata）就是一种产乙酸的厌氧菌，可以在自然条件下以h2作为电子供体，通过wood-ljungdahl途径将co₂还原为乙酸，且该途径为目前已知固碳途径中能耗最低的途径^[2]。

微生物电合成(microbial electrosynthesis, mes)，是指微生物细胞利用电能驱动co₂还原为有机物的过程，微生物电合成也是最近10年来发展起来的生物能源战略，其中微生物使用来自电极的电子将二氧化碳还原为从细胞中分泌出的有机产物。任何形式的电能都可以为微生物电合成提供动力，而且当从太阳能技术获得电力并且水是电子的来源时，微生物电合成是光合作用的人造形式^[3]。微生物电合成以电能作为能量输入，co₂为唯一碳源，结果是将可再生的电能转变成稳定可储存的化学能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 实验试剂及仪器

2.1.1 实验试剂及材料

石墨板（20*50*2mm），不同的复合钨基电极，参比电极（ag/agcl），离子交换膜nafion115，电极夹

3. 研究计划与安排

1-3周：资料检索、收集，文献查阅、整理；确定实验方案，撰写开题报告；

4-6周：制备与不同金属复合的钨基阴极材料，并采用xps，xrd，sem对电极材料的形貌、电化学性能等进行检测分析；

6-13周：电极材料与微生物结合，检测醋酸产量，并对长有生物膜的阴极进行confocal和sem表征及电化学性能评价；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] chu s, majumdar a. opportunities and challenges for a sustainable energy future. nature, 2012, 488: 294–303.

[2] blanchet e, duquenne f, rafrafi y, et al. importance of the hydrogen route in up-scaling electrosynthesis for microbial co2 reduction. energy environ sci, 2015, 8: 3731–3744.

[3] zhang t, nie h, bain t s, et al. improved cathode materials for microbial electrosynthesis. energy environ sci, 2013, 6: 217–224.