鉴于此，上海交通大学沈国清/陈钦程团队在Water Research上发表了题为“从废物生物质中产生的单原子Fe修饰的N型多孔碳，作为微生物燃料电池中废水处理的高性能空气阴极”的研究论文，开发了一种基于废弃生物质（沼气残渣）的高效单原子铁-氮掺杂多孔碳催化剂（Fe-SA/NBC），用于微生物燃料电池（MFC）的阴极氧还原反应（ORR）。该催化剂通过精确调控Fe-N₄活性位点和分级多孔结构，展现出优异的ORR催化性能：动力学电流密度达18.89 mA·cm⁻²，半波电位0.74 V，均优于商用Pt/C催化剂（10.38 mA·cm⁻²，0.73 V）。在实际MFC应用中，Fe-SA/NBC阴极实现了882.92 mW·m⁻²的功率密度（较Pt/C提升22.6%），并显著提高了COD（47.8%）和氨氮（94.9%）的去除效率。通过同步辐射、电化学测试和DFT计算，研究揭示了单原子Fe-N₄位点的高效氧活化机制。这项工作不仅为废弃生物质资源化提供了新思路，更为开发低成本、高性能的MFC阴极材料开辟了道路，对推动废水处理-能源回收一体化技术发展具有重要意义。

本研究成功开发出一种基于沼气残渣的单原子铁-氮掺杂多孔碳催化剂（Fe-SA/NBC），其表现出卓越的氧还原反应催化性能（动力学电流密度18.89 mA·cm⁻²，半波电位0.74 V），显著优于商用Pt/C催化剂。在实际微生物燃料电池应用中，该催化剂不仅实现了882.92 mW·m⁻²的高功率密度（较Pt/C提升22.6%）和优异的污染物去除效率（COD 47.8%，氨氮94.9%），还通过理论计算揭示了Fe-N₅活性位点的高效催化机制。研究创新性地将废弃生物质转化为高性能催化剂，并通过串联供电实验验证了其实际应用价值，为发展低成本、高效率的废水处理-能源回收一体化技术提供了重要解决方案。