模拟海水环境下MICP固化滨海粉细砂的试验研究

在模拟海水环境下采用微生物固化法来加固滨海粉细砂,并通过无侧限抗压强度试验、碳酸钙含量试验和微观结构分析,研究了尿素浓度对MICP固化滨海粉细砂砂柱的影响,同时对比分析了淡水环境下MICP固化粉细砂的效果.研究结果表明:在海水环境下MICP技术固化滨海粉细砂是有效的,砂柱试件的无侧限抗压强度与碳酸钙含量随着尿素浓度的增加先增大后减小,并且1 mol·L-1尿素处理试件的加固效果最好;海水的弱碱性环境可促进巴氏芽孢杆菌的生长和繁殖,进而可形成大量的高活性脲酶,从而大大提高了微生物诱导碳酸钙沉积的效率.     

多孔MnO@C立方体的制备及电化学性能研究

采用水热法合成了原位葡萄糖包覆的前驱物MnCO3,将其煅烧制备出多孔MnO@C微米立方复合材料.利用X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对该复合材料的晶体结构和微观形貌进行表征,并探究了MnO@C的电化学性能.结果表明,与未添加葡萄糖相比,MnO@C复合材料电化学性能明显改善.在1 C的电流密度下,经过200次循环,其放电比容量仍达883.7 mAh·g-1,容量保持率达95.1％;而在8 C大电流密度下,仍具有236.3 mAh·g-1的放电比容量.葡萄糖的加入和介孔中空立方体结构的结合提高了MnO倍率性能,使其循环性能相对稳定.     

锂硫电池综合性能协同提升策略

锂硫电池具有高比能、低成本、环境友好等优点,是最具发展潜力的下一代二次电池体系之一.受限于硫的本征绝缘性、多硫化锂的穿梭效应、界面副反应、锂枝晶生长等问题,锂硫电池的商业化应用还面临着诸多挑战.本文结合本课题组近年来在锂硫电池领域的相关研究进展,提出了硫正极反应机制的调控、电极结构设计、电解质改性优化策略,实现了锂硫电池综合性能的协同提升;最后对锂硫电池的发展进行了展望.     

固态电解质Li3PS4晶相结构转变

硫化物Li₃PS₄是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li₃PS₄具有多种晶体结构（玻璃态、α相、β相、γ相）,而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响,因此探究不同Li₃PS₄晶体结构的合成条件及其转变过程对固态电解质的应用有重要意义.本文通过原位变温Raman和室温X射线衍射（XRD）分析发现,通过球磨法所得glass-Li₃PS₄在首次升温过程中（240℃）优先转变为亚稳态的β-Li₃PS₄,此时冷却到室温能保持β相结构,并具有较高的离子电导率(0.65 mS cm^–1).当烧结温度继续升高（>480℃）,β相会转变为离子电导率更高但热力学不稳定的α-Li₃PS₄,在后续的降温过程中,α相会直接转变为热力学更稳定但离子电导...     

阳极修饰对微生物燃料电池性能的影响

利用PW12/rGO复合材料负载于碳布表面制得PW12/rGO修饰阳极并构建单室空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC),考察了PW12/rGO修饰阳极对MFC产电和高氯酸盐(ClO4-)还原性能的影响,并通过对阳极表面形态及其电化学特性的分析,探讨了PW12/rGO修饰阳极改善MFC产电性能的机理.结果 表明,当ClO4-浓度为700 mg/L时,PW12/rGO修饰阳极MFC的最大输出电压和ClO4-平均去除速率分别为200.18 mV和1.15 kg/(m3·d),分别是空白阳极MFC的4.4倍和1.06倍;扫描电镜(SEM)表征显示,PW12/rGO修饰阳极表面附着的微生物量远高于空白阳极;Tafel曲线、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,PW12/rGO修饰阳极较空白阳极具有更高的交换电流密度、CV电活性面积以及更低的电荷转移电阻.PW12/rGO修饰阳极提高了阳极电子产量和电子传递速率,进而改善了MFC的产电性能.     

东北梅花鹿肠道纤维素降解微生物的分离筛选

食草动物依赖胃肠道微生物分解利用天然木质纤维素物质。为获得高效纤维素降解菌，本文将东北梅花鹿粪便样品，经过研磨，重悬于羧甲基纤维素钠（CMC-Na）作为唯一碳源的富集培养基中，进行富集培养和筛选，用革兰氏碘液染色显示纤维素水解圈，通过纤维素水解圈直径（D）和菌落直径（d）比值，初步判断纤维素降解菌降解纤维素能力．筛选出106株纤维素降解微生物，包括72株细菌、22株真菌和12株放线菌．细菌16S rDNA和真菌ITS序列测序结果显示，这些纤维素降解菌主要集中分布于变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和子囊菌门（Ascomycota）．本文提供了一种快速有效的反刍动物肠道纤维素降解微生物的筛选方法，为东北梅花鹿肠道微生物高通量测序结果提供实验数据支持．      

光电与微生物结合的生物杂化光合体系生产聚β-羟基丁酸酯的研究进展

人工光合系统具有较高的光吸收率，但难以合成具有高附加值的化合物.微生物则可以利用自身的促进自我修复与复制、具有高特异性的生物酶催化合成各种高分子化合物.生物杂化光合体系结合两者优点，为化学品的合成提供了一条清洁高效、经济、可持续的发展途径.近年来，有科学家利用生物杂化光合体系生产生物可降解材料聚β-羟基丁酸酯，取得了初步成效.以下从光催化剂协同微生物杂化光合体系和微生物电合成体系两个方面，介绍了生物杂化光合体系生产聚β-羟基丁酸酯的研究进展，研究了利用该体系生产聚β-羟基丁酸酯的现存问题，并对其未来发展方向进行了展望.     

一株采油用嗜热特基拉芽孢杆菌厌氧生长代谢研究

为了提高外源微生物油藏适应性和采油能力,以一株采油用嗜热特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)为对象,对其厌氧生长代谢和驱油功能进行研究。该菌株为兼性微生物,在好氧和厌氧条件下都能生长代谢,在好氧条件下生长较快,12 h到达峰值期,而厌氧条件下需要124 h,通过厌氧连续传代驯化后菌株厌氧生长代谢速率提高2. 7倍;厌氧条件下提供电子受体可以提高菌株的乳化和产气能力,该菌株厌氧乳化指数达到100%,乳化剂产量为0. 75 g/L,所产乳化剂为大分子多糖蛋白类复合物;该菌株厌氧代谢过程中同时产生二氧化碳气体和挥发性脂肪酸,随着电子受体量的增加,产气量增加而脂肪酸产物浓度降低。该菌株物模评价水驱基础上提高采收率达到16. 1%,展现出良好的采油应用潜力。     

锡林郭勒牧场人畜肠道微生物及土壤微生物多样性的比较分析

以内蒙古锡林郭勒镶黄旗呼日敦高勒嘎查牧场内牛、山羊、绵羊、马、人的粪便和土壤为研究对象,利用Pac Bio SMRT测序平台对细菌16S rRNA基因全长进行测序,运用生物信息学分析方法对人畜肠道微生物及土壤微生物多样性进行全面评估.结果发现,人畜肠道菌群均以厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门,而土壤以酸杆菌门和变形菌门为优势菌门.在属水平,人畜以梭菌属、拟杆菌属为优势菌属,而土壤以Blastocatella和芽孢杆菌属为优势菌属.在种水平人以Escherichia/Shigella dysenteriae和Streptococcus salivarius为优势菌种,而4种家畜的优势菌种均为Oscillibacter valericigenes和Eubacterium coprostanoligenes.土壤以Blastocatella fastidiosa和Bacillus longiquaesitum为优势菌种.比较各样品α多样性发现,人肠道微生物的多样性显著低于其他食草动物.通过主坐标和层次聚类分析发现可将6种样品分为:组1(人)、组2(马)、组3(绵羊、牛、山羊)和组4(土壤)4组.本研究对差异OTU进行比对分析探究了造成该分组的原因.因此本研究揭示了土壤、人和家畜肠道微生物组成和结构存在显著的差异,为进一步研究不同生境中微生物多样性提供数据参考.     

影响全钒液流电池性能的因素研究

通过理论计算和实验研究全钒液流电池性能影响的主要因素,包括电池过度充电操作、电池内部电流密度和温度的变化、电解液流动方式和流道结构的设计、泵效率损失和电堆内部质子交换膜的厚度及其他等六方面,提出电池性能提升和结构优化的方法,为大规模液流电池储能工程应用打下坚实的基础.