随着人类工业化进程，社会经济高速增长，人们生活水平不断提高，与之俱来的是如：煤炭、石油、天然气等石化能源不可再生能源的剧烈消耗，这类资源的不断消耗导致地球上的二氧化碳失去平衡，二氧化碳主要的人为产生来源便是化石资源中各种含碳有机物的氧化。二氧化碳突增被认为是地球温室效应的问题根源，温室效应会导致地球南北极冰川融化，全球海平面上升，物种灭绝等一系列问题。然而地球上主要维护碳平衡的各类植物已经无法满足现如今地球对碳平衡的需要，因此，找到一种行之有效，成本低廉，高效环保的二氧化碳固定技术是十分有必要的。

现如今世界上的学者认为，利用微生物电合成（microbial electrosynthesis MES）是一种行之有效的解决方案，微生物摄入二氧化碳，通过自身的生物催化作用，将二氧化碳还原为含碳有机物，所得产品亦对人类有所帮助。

Sporomusa ovata（s.ovata）是一种严格的厌氧细菌，它能够将二氧化碳还原为乙酸^[1]，乙酸是一种多样的有机物中间体，有着较高的附加价值，因此在MES中作为阴极催化剂存在，能够有效地加快乙酸的生产，提高乙酸的收率，并且不会对自然造成二次污染。

在之前的MES方案中，利用微生物在电解池中还原二氧化碳得到乙酸，在选用不同的阴极材料后，乙酸的回收率各有不同，因此，找到一种高效的阴极材料作为MES的阴极对于该技术有十分重要的意义^[2]。

以金属作为MES的阴极材料被认为是十分有效的，现在的研究通常以石墨板（或碳毡）作为阳极材料，而各种金属，如：Sn、W、Pt、Ni、Ti、Fe、Al、Mo等作为阴极材料进行MES的设计。通过查阅文献，发现Mo是一种高效的阴极材料，但是纯Mo金属板和全镀Mo的石墨板作为阴极材料的效果并不是那么理想，甚至低于37%Mo覆盖率的石墨基底阴极材料。^[3]所以在各种金属的种类和比例之间，必然存在一个最优的选择。

现在国际上对于MES的研究主要集中在对阴极阳极的材料选用、菌种的开发和培育、所得产物组成上，如何能够构建一个高效的，具有经济价值的二氧化碳微生物电合成电解池是一个具有远大前景和重要意义的研究课题。

2. 研究的基本内容与方案

1、基本内容和技术方案

2.1基本内容：

1. 培养二氧化碳固定细菌Sporomusa ovata；
2.制备钼基复合阴极材料；
3. 用X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)，X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)，扫描电镜(Search Engine Marketing,SEM)对电极进行表征；
4. 电极材料与微生物结合，检测醋酸产量；
5. 对长有生物膜的阴极进行激光共聚焦（Confocal）和SEM表征。

目标：通过SEM和可见光光谱所测得的OD（吸光度）值对s.ovata在MES系统中的生长状况的检测和分析，并通过高效液相色谱（HPLC）检测系统中的醋酸浓度从而确定以钼基材料为底的阴极材料的最佳二元或三元组成，得到一个高效的MES阴极材料。并对微生物电化学合成技术进行研究。