雙良環(huán)境最新科研動(dòng)態(tài)(2023-02)

2023-02-27 20:19:35 0 雙良環(huán)境

1、微生物燃料電池中引導(dǎo)集成碳納米纖維和碳納米管的細(xì)菌/靜電紡絲過濾方式
引自：Liu Yuanfeng , Sun Yaxin , Li Huiyu , et al. Co-Filtration of Bacteria/Electrospun Oriented Carbon Nanofibers Integrating with Carbon Nanotubes for Microbial Fuel Cell[J].Journal of Environmental Chemical Engineering, 10 (2022) 107664.（陳熒）

圖文摘要1
微生物燃料電池（MFC）在利用廢物和取之不盡的生物質(zhì)回收電能方面具有巨大的潛力。然而，低效的電力生產(chǎn)和高成本仍然阻礙了它們在大規(guī)模中的實(shí)際應(yīng)用。為了解決這些棘手的問題，人們已經(jīng)致力于陽極的工程化，主要致力于提高細(xì)菌負(fù)載能力和胞外電子轉(zhuǎn)移（EET）效率。具有大的細(xì)菌可接觸表面積和高能導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的納米支架電極可以滿足以上需求。細(xì)菌完全的利用內(nèi)部表面自然生長依然具有挑戰(zhàn)。在此，通過過濾模式將碳納米纖維和碳納米管定向結(jié)合在一起的細(xì)菌/靜電紡絲（BEO-CNFs/CNTs）可以作為一個(gè)高效的陽極，可以提高微生物燃料電池的能力。顯然，BEOCNFs/CNTs陽極可以極大的增強(qiáng)細(xì)菌負(fù)載量并且促進(jìn)胞外電子轉(zhuǎn)移效率。MFC配備使用BEO-CNFs/CNTs陽極實(shí)現(xiàn)了1016mW/m²的最大功率密度，大大高于比具有自然生長生物膜的EO-CNFs/CNTs陽極（574mW/m²)以及在市場上買到碳布（341 mW/m²). 電化學(xué)結(jié)果證實(shí)，與定向碳納米纖維靜電紡絲（EO-CNFs）和無序碳納米纖維靜電紡絲（ED-CNFs）相比，BEOCNFs/CNTs陽極的生物電化學(xué)活性更高。采用過濾方式能夠讓細(xì)菌外膜上的c型細(xì)胞色素直接接觸納米纖維表面，進(jìn)行直接電化序，這樣顯著縮短了MFC的啟動(dòng)時(shí)間。這項(xiàng)研究為使用靜電紡絲技術(shù)作為高效陽極提供了新的思路。

2、中文標(biāo)題：可見光下原位制備Co₂P表面覆蓋ZnSe的光催化劑以促進(jìn)光催化產(chǎn)H₂
引自：Qingru Zeng, Lin Zheng, Longfei Wang et al. In-situ preparation of Co₂P decorated ZnSe photocatalysts for boosting photocatalytic H₂ generation under visible light. Journal of Alloys and Compounds. Volume 942, 5 May 2023, 169006.（梁媛）

圖形摘要2硒化鋅（ZnSe）由于具有合適的帶隙和優(yōu)越的穩(wěn)定性，近年來已成為可見光驅(qū)動(dòng)光催化產(chǎn)氫有力的半導(dǎo)體材料。然而，構(gòu)建基于硒化鋅的雜化體系以提高電荷分離和光催化性能仍然具有挑戰(zhàn)性。本文采用一種簡單的原位溶熱法合成了Co₂P/ZnSe復(fù)合材料，通過光催化水裂解高效產(chǎn)氫。優(yōu)化后的8.4% Co₂P/ZnSe復(fù)合材料產(chǎn)氫速率達(dá)到2799 μmol g^-1 h^-1，比原始硒化鋅高出4.2倍。 Co₂P/ZnSe復(fù)合材料的光催化H₂反應(yīng)的顯著改善歸因于通過超細(xì)Co₂P在ZnSe上的原位生長形成了緊密的界面。同時(shí)，Co₂P可以作為一種有利的助催化劑與ZnSe耦合，促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移。這項(xiàng)工作為金屬磷化物錨定ZnSe的制備和光催化機(jī)理提供了有價(jià)值的見解，可進(jìn)一步推廣到其他太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

3、中文標(biāo)題：g-C₃N₄的雙策略修飾在可見光下高效滅活銅綠微囊藻
引自：Zhao Yuhao, Wang Dongxu, Che Huinan, et al. Dual-strategy modification on g-C₃N₄ for highly efficient inactivation of Microcystis aeruginosa under visible light, Environmental Functional Materials, 2023. （李廣鵬）
g-C₃N₄在光催化滅活藻類細(xì)胞方面具有巨大潛力，但由于電子-空穴對的高復(fù)合率、表面負(fù)電荷和光生空穴的低氧化能力，仍然面臨挑戰(zhàn)。本文中，高溫氧化和質(zhì)子化用于協(xié)同提高g-C₃N₄對銅綠微囊藻滅活的光催化性能。在可見光下，最佳樣品15NCN對銅綠微囊藻的滅活率達(dá)到92.6%，遠(yuǎn)高于g-C₃N₄（6.8%）。結(jié)果表明，高溫氧化可提高光生電子-空穴對的分離效率和產(chǎn)生的空穴的氧化能力。而質(zhì)子化賦予g-C₃N₄表面正電荷，這有利于它們在帶負(fù)電荷的藻類細(xì)胞上的吸附。因此，由于g-C₃N₄和藻類細(xì)胞相互吸引，有助于增加它們之間的電荷轉(zhuǎn)移。以上所有因素均導(dǎo)致銅綠微囊藻的高活性滅活。這項(xiàng)工作為碳氮化物基光催化劑有效滅活藻類細(xì)胞提供了新的設(shè)計(jì)思路。

4、中文標(biāo)題：分子光氧化還原催化與氫的博弈：氫跳躍的黃金時(shí)代
引自：Prakash Chandra, Neha Choudhary b, Shaikh M. Mobin. The game between molecular photoredox catalysis and hydrogen: The golden age of hydrogen budge. Molecular Catalysis 537(2023)112921. （王婧炯）

圖文摘要3
過渡金屬催化劑和光催化劑之間的相互印證，也被稱為金屬-光催化，為當(dāng)代合成化學(xué)家提供了新的方向，使我們的化學(xué)制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化。在先進(jìn)材料促成的新型合作聯(lián)盟中，為在溫和的反應(yīng)條件下容易獲得光激發(fā)的活性自由基中間體提供了新的合成方法。這些過渡金屬分子光氧化還原催化劑與另一種金屬催化劑、有機(jī)催化劑或半導(dǎo)體光催化劑協(xié)同作用，有效促進(jìn)選擇性有機(jī)合成。近年來，借氫反應(yīng)（如轉(zhuǎn)移氫化和無受體脫氫反應(yīng)），已經(jīng)被評估為更可持續(xù)和良性的化學(xué)制造。此外，無受體脫氫或借氫反應(yīng)在制備環(huán)境友好的有機(jī)分子用于能量存儲(chǔ)和傳輸方面受到了廣泛的關(guān)注。因此，二元和三元光氧化還原催化體系已被開發(fā)用于清潔化學(xué)制造、能源儲(chǔ)存和運(yùn)輸。本文綜述了近年來光氧化還原催化劑在轉(zhuǎn)移加氫和無受體脫氫反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)展。

5、中文標(biāo)題：酸性礦山排水對巖溶河水中溶解有機(jī)物光化學(xué)和生物降解的影響
引自：Linwei Li, XingxingCao. Effects of acid mine drainage on photochemical and biological degradation of dissolved organic matter in karst river water[J]. Journal of Environmental Sciences, 2024(135):26-38.（許雯佳）

圖文摘要4
溶解有機(jī)物（DOM）可以通過光化學(xué)和生物過程去除或轉(zhuǎn)化，將有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為無機(jī)碳，這在碳循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。然而，酸性礦山排水（AMD）會(huì)影響這一過程，因此需要在此背景下研究巖溶河水（KRW）中DOM的降解。在本研究中，為了揭示在光化學(xué)和生物作用下，在AMD影響的KRW中DOM的演變過程，在可見光照射（VL）、生物降解（BD）、紫外線照射（UV）和紫外線照射+生物降解（UV+BD）條件下，AMD和KRW以不同比例混合。在UV+BD中，以不同比例混合AMD和KRW后，樣品中的平均DOC濃度顯著降低（降低23%），這比其他條件下高1.2–1.4倍，并將導(dǎo)致無機(jī)碳的顯著釋放。通過平行因子分析（PARAFAC）對熒光參數(shù)的進(jìn)一步分析表明，AMD中的DOM熒光成分主要包括源自本地成分的蛋白質(zhì)樣物質(zhì)，而KRW中的DOM螢光成分主要是具有本地和外來來源的腐殖質(zhì)樣物質(zhì)。因此，AMD可以促進(jìn)巖溶接收流中DOM的光化學(xué)和生物降解，導(dǎo)致DOC轉(zhuǎn)化為無機(jī)碳。結(jié)果表明，UV+BD和AMD的協(xié)同效應(yīng)加速了KRW中DOM的降解和無機(jī)碳的釋放，從而影響了巖溶碳循環(huán)的穩(wěn)定性。

6、中文標(biāo)題：低溫生物炭對異養(yǎng)硝化-好氧反硝化復(fù)合菌同時(shí)脫氮除磷的增效作用及機(jī)理研究
引自：Ge Jiang, Yongjun Liu, Xingshe Liu, et al. Enhanced effic-iency and mechanism of low-temperature biochar on simultane-ous removal of nitrogen and phosphorus by combined heterotro-phic nitrification-aerobic denitrification bacteri-a[J]. Bioresource Technology 373 (2023) 128720.（王天敏）

圖文摘要5
本研究從活性污泥中分離出三株能同時(shí)除磷的異養(yǎng)硝化-好氧反硝化（HN-AD）菌株，并制備了低溫椰殼生物炭。研究了HN-AD組合菌對總氮（TN）和總磷（TP）的代謝效應(yīng)，并探討了低溫生物炭對組合菌的增效作用及其機(jī)理。結(jié)果表明，組合細(xì)菌能夠適應(yīng)環(huán)境影響和多種氮源。含有更多脂族碳和含氧官能團(tuán)的低溫生物炭增強(qiáng)了HN-AD細(xì)菌的代謝活性，并加速了氮和磷降解過程中的電子轉(zhuǎn)移過程。在組合菌和生物炭同時(shí)處理實(shí)際污水時(shí)，TN和TP的去除效率分別提高了68%和88%。研究結(jié)果為HN-AD組合菌的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，并且具有很好的實(shí)用價(jià)值。

7、中文標(biāo)題：使用銀量子團(tuán)簇嫁接在二氧化鈦納米管形成一種穩(wěn)定的光催化材料
引自：Sulakshana Shenoy, Kishore Sridharan. A robust photocatalyst using silver quantum clusters grafted in titanium dioxide nanotubes. Surfaces and Interfaces 30 (2022) 101941.
（朱浩）
由于貴金屬納米粒子與半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)耦合進(jìn)行直接電子轉(zhuǎn)移而增強(qiáng)的光催化活性已得到很多報(bào)道。然而，半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)與貴金屬簇耦合的光催化活性研究包括化學(xué)、光學(xué)和電子屬性仍然有限。在此背景下，我們在此報(bào)道了二氧化鈦納米管(AgQCs-TNT)上接枝銀量子團(tuán)簇的制備，用于可見光照射下布洛芬的光降解和光還原六價(jià)鉻離子。通過x射線衍射、能量色散x射線能譜、透射電鏡和紫外可見漫反射光譜對合成樣品的結(jié)構(gòu)、化學(xué)、形態(tài)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。有趣的是，AgQCs-TNT在可見光照射下對布洛芬的降解和六價(jià)鉻離子的還原表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化效率。討論了清除劑的作用以及由于原始對應(yīng)物之間的協(xié)同作用而提高AgQCs-TNT光催化活性的可能機(jī)制。

8、生育酚輔助的磁性Ag-Fe₃O₄-TiO₂納米復(fù)合材料用于光催化細(xì)菌滅活的機(jī)理研究和斑馬魚模型的風(fēng)險(xiǎn)評估
引自：Rajaiah Alexpandi, Gurusamy Abirami, Balaji Murugesan, et al. Tocopherol-assisted magnetic Ag-Fe₃O₄-TiO₂ nanocomposite for photocatalytic bacterial-inactivation with elucidation of mechanism and its hazardous level assessment with zebrafish model.Applied Journal of Hazardous Materials Volume 442, 15 January 2023, 130044.（袁宇棟）
近年來，由于從水體中清除病原微生物的需要，許多努力都與光催化納米材料有關(guān)。本文合成了一種生育酚輔助的Ag-Fe₃O₄-TiO₂納米復(fù)合材料( TAFTN )用于光催化殺菌。制備的TAFTN由于其窄帶隙在太陽光照射下變得活躍，通過光誘導(dǎo)的ROS應(yīng)激使細(xì)菌污染物失活。ROS自由基通過產(chǎn)生氧化應(yīng)激來破壞細(xì)菌，破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞成分，如核酸和蛋白質(zhì)?；诩{米液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析法的定量蛋白質(zhì)組學(xué)首次揭示了破壞的蛋白質(zhì)參與多種細(xì)胞功能；其中大部分參與了代謝途徑，最終導(dǎo)致TAFTN-光催化過程中細(xì)菌在陽光下死亡。毒性分析證實(shí)滅活的細(xì)菌對斑馬魚模型似乎沒有有害影響，表明TAFTN-光催化消毒的水具有極大的安全性。此外，TAFTN-光催化成功地殺死了天然海水中的細(xì)菌細(xì)胞，表明重復(fù)利用時(shí)具有一致的光催化效果。這項(xiàng)工作的結(jié)果表明，所制備的納米復(fù)合材料可能是一種用于環(huán)境水處理的強(qiáng)大的可回收和太陽光活性光催化劑。

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