近日，环境科学与工程学院马杰团队在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表题为“Bacillus Cereus-Derived Hollow Carbon Rods/Oxygen-Vacancy-Rich Co₃O_4-x Nanosheets by Biomineralization Strategy for Boosting Lead Ions Capture”的研究论文，在微生物合成金属氧化物电化学高效除铅方面取得新进展。

电容去离子（CDI）技术因其环境友好性、高水回收率以及优异的选择性分离能力，在重金属分离中展现出巨大的应用潜力。然而现有电极材料普遍存在离子储存容量有限、稳定性不足等问题，导致实际去离子效果不理想、成本升高，严重制约了该技术的大规模推广与应用。近年来，微生物介导合成电极材料作为一种创新策略，逐渐受到关注。该策略利用微生物自身的代谢功能，能够绿色、高效且安全地构建高性能电极材料，具有显著优势。然而，如何精准筛选与改造功能微生物，并有效调控其代谢行为以优化材料合成过程，仍存在诸多关键科学问题亟待解决。

基于前期酵母“代谢转化”合成NiCoP@NPC和聚磷菌的“代谢催化”合成LFP@C进行离子分离的研究基础，该研究创新性采用Bacillus cereus“生物矿化”功能，成功构建了一种由中空衍生碳棒（LY）包覆富含氧空位的Co₃O_4-X纳米片（LY-Co₃O_4-X）的复合电极材料。中空的LY不仅形成了三维导电网络，还充当支撑骨架，减轻了Co₃O_4-X的聚集和粉碎，从而保持了电极的活性。高度分散的Co₃O_4-X纳米片缩短了离子传输路径，增强了LY-Co₃O_4-X的反应动力学。LY-Co₃O_4-x的界面耦合促进了电子的重新分布和电荷的快速转移，加速了Pb²⁺的水合化、水化层脱除及离子分离过程。基于以上优势，LY-Co₃O_4-X在1.60 V的工作电压下展现出卓越的Pb²⁺去除性能（Pb²⁺吸附容量可达78.7 mg g⁻¹，吸附速率为2.62 mg g⁻¹ min⁻¹），超越了绝大多数已报道的电极材料，并且呈现出优异的长寿命循环性能。这一发现为微生物构建金属氧化物并调控其电化学活性开辟了新途径。

环境科学与工程学院博士生袁建华为论文第一作者（已入职南华大学），同济大学为通讯作者单位，环境科学与工程学院马杰教授和曹江林教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金委资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202517924