雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2023-01)

2023-01-30 13:12:11 0 雙良環(huán)境

1、中文標題:開發(fā)一種具有生態(tài)安全性和選擇性的新型滅藻劑，用于控制有害藍藻水華
引自：Ke Mingjing, Feng Lan, Huang Shi, et al. Development of a Potentially New Algaecide for Controlling Harmful Cyanobacteria Blooms Which is Ecologically Safe and Selective. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70(33):10134-10143.（李廣鵬）
由銅綠微囊藻引起的有害藍藻水華（HCBs）對水生環(huán)境和人類健康產(chǎn)生負面影響，因此備受關(guān)注?；瘜W(xué)方法可以迅速消除有害藍藻水華，并已被使用了幾十年。然而，考慮到所使用的化學(xué)藥劑對非目標水生生物可能產(chǎn)生的破壞性和毒性影響，許多化學(xué)試劑不建議長期以消除有害藍藻水華。我們開發(fā)了一種新的除藻劑，2-（（1,3,4-噻二唑-2-基）硫代）-N-（4-氯苯基）乙酰胺（Q2），以控制有害藍藻，同時具有環(huán)保和選擇性。在我們的研究中，Q2有效地抑制了藍藻的生長，尤其是銅綠微囊藻的生長，但在測試濃度下不影響真核生物。轉(zhuǎn)錄組和宏基因組結(jié)果揭示了一個關(guān)鍵機制，表明Q2影響藍藻細胞的多個細胞靶點，包括細胞器的破壞、光合作用中心的損傷以及氣泡生長的抑制，這些變化可能與群體感應(yīng)功能性KEGG通路的降低高度相關(guān)。此外，Q2不影響微生物組成，可以在短時間內(nèi)恢復(fù)被破壞的水生功能途徑。這與傳統(tǒng)使用的有害除藻劑敵草隆對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響不同。所有這些結(jié)果都證明，Q2可能對水生環(huán)境友好，為未來管理有害藍藻水華提供了新的方向選擇。

2、中文標題：二維片狀Bi₂₄O₃₁Cl₁₀與Fe₂O₃納米粒子雜化以提高光催化-芬頓反應(yīng)協(xié)同降解性能
引自：Weijia An , Shining Hu , Chang Liu et al. 2D sheet structure Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ hybridized with Fe₂O₃ nanoparticles for improved photocatalytic-Fenton synergistic degradation performance .
Materials Chemistry and Physics [J] 295 2023 (12) 7152.（梁媛）
Fe₂O₃納米顆粒表面改性二維片狀結(jié)構(gòu)Bi₂₄O₃₁Cl₁₀構(gòu)建了復(fù)合材料（Fe₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀），其表現(xiàn)出優(yōu)異的電荷傳輸性能和協(xié)同降解活性?？梢姽庹丈?5分鐘后苯酚的降解率高達94.52%，分別是光催化活性和芬頓活性的6.7倍和3.6倍。同時，F(xiàn)e₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀復(fù)合材料表現(xiàn)出極大的降解穩(wěn)定性。降解活性的提高主要歸功于Fe₂O₃納米顆粒和Fe₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀之間緊密界面接觸和匹配的能級結(jié)構(gòu)，這為電荷傳輸建立了通道并促進了電荷的快速分離。因此，在提高光催化活性的同時，還實現(xiàn)了鐵離子的價態(tài)轉(zhuǎn)換，促進了芬頓反應(yīng)生成更多的-OH，從而提高了協(xié)同降解活性。此外，本文還研究了活性物質(zhì)對降解過程的影響，并提出了光催化-芬頓協(xié)同降解的機制。

3、中文標題：新興納米生物技術(shù)方法處理廢水的可持續(xù)適用性和環(huán)境影響：有效去除污染物和水凈化的未來戰(zhàn)略
引自：S.Thanigaivel, A.K.Priya, LalithaGnanasekaran, et al. Sustainable applicability and environmental impact of wastewater treatment by emerging nanobiotechnological approach: Future strategy for efficient removal of contaminants and water purification[J].Sustainable Energy Technologies and Assessments, Volume 53, Part A, October 2022, 102484.（陳熒）

由于全球變暖，各種有機和無機污染物造成的水污染正在成為全世界關(guān)注的主要問題。此外，諸如產(chǎn)品制造之類的人為活動進一步加劇了這種情況。近年來，納米技術(shù)已經(jīng)開始研究各種實用方法，以精確的方式精確處理受污染或污染的物體。這是通過使用各種納米材料實現(xiàn)的。在廢水處理方面，納米技術(shù)正在成為一項有前途的技術(shù)，在各個領(lǐng)域都表現(xiàn)出了非凡的成就。就表面體積比而言，納米材料的吸附能力、反應(yīng)性和靈敏度在廢水處理中表現(xiàn)出色，因為這些低成本材料易于功能化。為了本綜述的目的，我們重點關(guān)注基于納米技術(shù)的廢水處理方案，如吸附和生物吸附、納濾、光催化消毒和傳感技術(shù)等。當(dāng)考慮到所有這些標準時，納米技術(shù)已被證明是一種創(chuàng)新、生態(tài)友好和有效的技術(shù)。納米技術(shù)被廣泛應(yīng)用的主要障礙是規(guī)?；?。迄今為止，大多數(shù)研究都是在實驗室或試點規(guī)模上進行的。在本文中，我們簡要討論了一些最近開發(fā)的納米材料，這些納米材料目前正在用于水處理，特別側(cè)重于納米吸附劑和過濾膜。

4、中文標題：光催化協(xié)同微藻生物膜快速降解及轉(zhuǎn)化四環(huán)素
引自： Xiao C, Yuan J, Li L, et al. Photocatalytic synergistic biofilms enhance tetracycline degradation and conversion[J]. Environmental Science and Ecotechnology 2022 (14): 100234.（王天敏）

四環(huán)素是對環(huán)境和人類健康造成持續(xù)危害的難降解污染物。因此，迫切需要研究促進廢水中四環(huán)素類化合物高效降解轉(zhuǎn)化的方法。本研究提出了一種由GeO₂/Zn摻雜磷酸鎢酸水合物/TiO₂ (GeO₂/Zn-HPW/TiO₂)負載光催化中空光纖(POHFs)與藻類生物膜耦合的光生物催化耦合系統(tǒng)。GeO₂/Zn-HPW/TiO₂光催化劑具有延伸至1000 nm的寬吸收邊緣，以及高效的光電轉(zhuǎn)換和電子轉(zhuǎn)移的能力，這使得GeO₂/Zn-HPW/TiO₂涂層的POHFs能夠提供高光強來促進生物膜的生長。由此產(chǎn)生的高光催化活性可快速穩(wěn)定地降低含四環(huán)素廢水的毒性，并提高其可生化性。富含Salinarimonas，Coelastrella sp.和Rhizobium的生物膜保持其快速光催化降解和中間產(chǎn)物生物轉(zhuǎn)化的活性，以產(chǎn)生光催化所需的O₂。綜上所述，本研究開發(fā)的協(xié)同光催化生物膜體系為高濃度四環(huán)素水體的快速降解和轉(zhuǎn)化提供了一種有效的方法。

5、中文標題：光輔助n型半導(dǎo)體加速甲基橙的生物脫色和部分礦化
引自：Chang Z Y, Wang Z Y, Zhang R, et al. Acceleration of biotic decolorization and partial mineralization of methyl orange by a photo-assisted n-type semiconductor[J]. Chemosphere, 2022, 291:132846.（許雯佳）
在本研究中，n型半導(dǎo)體苝二亞胺（PDI）與生物降解相結(jié)合，以加速甲基橙（MO）在光照條件下的生物脫色和礦化。與不含PDI的培養(yǎng)物相比，添加PDI的純培養(yǎng)物和混合培養(yǎng)物中MO的脫色率（k1）分別提高了1.35倍和1.79倍。當(dāng)PDI存在時，4-氨基苯磺酸（4-ABA）的總礦化效率達到22.10±0.84%。通過傅里葉變換紅外光譜和循環(huán)伏安法分別檢測了PDI的醌類基團和氧化還原能力，但在黑暗條件下，MO的生物脫色增強沒有得到促進，表明微生物胞外電子轉(zhuǎn)移沒有得到促進。PDI暴露于光時，4-ABA被證實部分礦化。通過ESR測試和自由基淬滅實驗證明，生成的自由基h+, ●OH，是促進MO脫色和礦化的活性物質(zhì)。通過密度泛函理論計算成功地預(yù)測了MO和4-ABA分子的鍵斷裂，并通過液相色譜質(zhì)譜進一步證明了這一點。提出了微生物和光催化對MO脫色和礦化的協(xié)同機理。此外，高通量測序和活/死細胞結(jié)果表明，PDI的存在對微生物沒有明顯的毒性，并且在短期治療期間不會改變微生物群落。研究結(jié)果為其與偶氮染料的生物降解相結(jié)合提供了一種生物緊密型光催化材料。

6、中文標題：設(shè)計集成于環(huán)境光(電)催化的生態(tài)功能氧化還原轉(zhuǎn)換
引自：Shi Nee Lou, Jonghun Lim, Tae Hwa Jeon, et al. Designing Eco-functional Redox Conversions Integrated in Environmental Photo(electro)catalysis. ACS ES&T Engineering 2022 2 (6), 1116-1129.（王婧炯）

資源和能源的全球循環(huán)和轉(zhuǎn)化以及污染環(huán)境的自組織修復(fù)在很大程度上是由太陽輻射通過各種光化學(xué)和光合機制驅(qū)動的。光(電)催化是一種模擬自然界太陽能轉(zhuǎn)化過程的主動工程方法，它作為一種能夠為可持續(xù)發(fā)展提供解決方案的關(guān)鍵技術(shù)被深入研究。然而，由于大多數(shù)的光(電)催化都集中在目標化合物的氧化(或還原)轉(zhuǎn)化上，沒有充分利用反電荷載體的能量，因此需要系統(tǒng)地設(shè)計和實現(xiàn)太陽能材料和反應(yīng)，使光系統(tǒng)更具有實際應(yīng)用的價值。該視角描述了一種結(jié)合各種有機和無機的氧化和還原轉(zhuǎn)化的綜合方法，通過精心設(shè)計光催化材料和系統(tǒng)，可以在單個系統(tǒng)中對物質(zhì)進行分離。理想的光(電) -催化集成過程應(yīng)該充分利用半導(dǎo)體的氧化性和還原性，使整個過程具有更高的光效，并降低對輔助氧化劑和還原劑等外部化學(xué)輸入的要求。本文介紹了各種光(電)催化氧化還原轉(zhuǎn)化(如活性氧、活性鹵素、過氧化氫、硝酸鹽、銨鹽等)及其組合，并討論了實現(xiàn)基于太陽能的環(huán)境修復(fù)的挑戰(zhàn)和前景。

7、中文標題：通過等離子體電解氧化工藝方便地制備固定可見光活性W-TiO₂/rGO復(fù)合光催化劑
引自：P.Manojkumar，E. Lokeshkumar，C. Premchand, et al. Facile preparation of immobilised visible light active W-TiO₂/rGO composite photocatalyst by plasma electrolytic oxidation process. Applied Physica B: Condensed Matter Volume 631, 15 April 2022, 413680.（袁宇棟）
采用等離子體電解氧化(PEO)結(jié)合顆粒添加的方法在鈦表面制備了一種高效固載W-TiO₂/rGO復(fù)合光催化劑涂層。TiO₂中較高的摻雜濃度導(dǎo)致晶粒尺寸變小，晶格應(yīng)變和位錯密度增加。最佳W含量的G6W樣品具有較高的電子遷移率、較高的電荷載流子分離效率和較低的電子空穴復(fù)合率。這可以歸因于TiO₂結(jié)構(gòu)中鎢間隙和較高氧空位產(chǎn)生的不同缺陷中心的數(shù)量。該催化劑對亞甲基藍染料的光催化降解效率比純TiO₂提高了93 %，這歸因于二維結(jié)構(gòu)rGO的協(xié)同作用和TiO₂中鎢間隙的變化。本研究表明，PEO法制備的W-TiO₂/rGO光催化劑具有高效、低成本、可重復(fù)利用等優(yōu)點。

8、中文標題：工程MoS₂納米結(jié)構(gòu)在水處理中的改進光催化應(yīng)用
引自：D. Panchal , A. Sharma , S. Pal . Engineered MoS₂nanostructures for improved photocatalytic applications in water treatment. Materials Today Sustainability. （陳斌）

二維(2D)二硫化鉬(MoS₂)由于其優(yōu)異的光電和物理化學(xué)特性成為一種引人注目的新型光催化材料。然而，原始的MoS₂納米結(jié)構(gòu)在水處理中的應(yīng)用仍然有限，因為載流子的高重組率導(dǎo)致光催化性能下降。近年來，提高其光催化作用用于環(huán)境修復(fù)是主要的研究方向。因此，研究結(jié)果和取得的進展已以文章的形式呈現(xiàn)出來。這些綜述大多是描述了MoS₂在析氫/析氧反應(yīng)(HER/OER)中的催化作用，而沒有一篇綜述介紹提高MoS₂光催化活性所采用的或可能探索的方式用于水處理中。本文綜述了提高MoS₂光催化性能的不同方法的優(yōu)缺點和重要性，如縮小到原子薄(少/單)納米片、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等，利用其他功能材料和缺陷實現(xiàn)所需的光催化作用。此外，本文討論了不同異質(zhì)結(jié)的實際電荷轉(zhuǎn)移。本文還重點介紹了反應(yīng)物質(zhì)的生成及其在改進光催化中的作用。綜述了近年來基于MoS₂的光催化系統(tǒng)在污染物降解和消毒等環(huán)境修復(fù)方面的研究進展。最后，對未來設(shè)計下一代MoS₂基光催化劑的研究方向進行了展望。

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