微生物电池

最近日本东京工业大学资源化学研究所的铃木周一教授,试制成功一种能同时处理废水、发电及产生甲烷燃料的微生物电池。微生物电池的独特之处,其一是具有吞食废水中有机物质并可产生氢气发生菌。其二是利用形成的氢气和空气中的氧气做成燃料电     

用四间甲苯硼酸盐型离子缔合物为选择性药物电极的活性物质

将液膜电极用于药物分析是一个新的动向。对于主要成份为阳离子的药物,已研制的电极除马钱子碱电极(用苦酮酸盐)外,大都是用其四苯硼酸盐(TPB)或二苦胺(DPA)盐型离子缔合物为活性物质。我们用取代的四苯硼酸盐为活性物质,取得较好的效果。本文报道以四间甲苯硼酸盐(TTB)型离子缔合物为活性物质的五种新电极的性能,其中小蘗碱(黄连     

一种PVC膜硫酸根电极的研制

硫酸根离子敏感性电极的研制至今仍然是离子电极领域中的一个难点。由于固膜型硫酸根电极存在重现性差以及受到磷酸根离子严重干扰等缺陷,这方面的研究重点随之转移至液膜型硫酸根电极的研制。曾有人报道了基于季铵阳离子作为电活性物质的液膜硫酸根电极。但是这类电极存在稳定性、选择性差以及线性响应范围窄等缺陷。采用新的活性物质是制备性能良好的电极的重要途径。本文首次合成一种新的有机化合物:N-烷基取代苯并三氮唑衍生物,并以之为载体,研制出一种具有良好的稳定性和电位响应性能的PVC膜硫酸根离子敏感性电极。     

深海热液区化能自养微生物多样性、代谢特征与环境作用

热液生态系统是如何形成的?深海热液活动在地球生命起源与演化中贡献是什么?作为深海热液生态系统初级生产者,化能自养微生物在热液区从无机到有机的物质能量转化、元素生物化学循环、热液生命起源演化、热液共生体与生态系统形成发挥着重要作用.深海热液生态系统的能量来源主要是地幔岩浆房水岩反应所产生的还原性物质,包括氢气、硫化氢、甲烷以及还原性金属离子等.化能自养微生物广泛分布于羽流、烟囱壁及热液沉积物等各种热液区生境,通过氧化热液中所携带的还原性物质获得能量、固定二氧化碳,形成热液生态系统初级生产力.通过长期的生物与非生物过程的交互作用,演化形成独特的深海暗能量生态系统.热液微生物的多样性分布特征与影响因素、热液区极端环境适应性机制与环境作用,以及热液生物共生机制等仍是目前重要研究内容,相关研究将有助于认识深海暗能量生态系统的形成机制以及深部生命过程.     

化能自养微生物的固碳功能及人工调控策略

生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分,也是控制碳排放的有效方法.在海洋深处、水体沉积物、地表土壤甚至极端环境中,化能自养微生物可通过硫化物、氨、氢气等还原性物质的氧化获取化学能固定无机碳.诸多研究表明化能自养微生物的固碳功能对吸收大气、海洋、湿地、土壤和极端环境中的CO₂具有重要作用,特别是对深海、湖泊深层等无光环境以及深海热液区等极端生境中初级生产的重要贡献.然而,目前区域生态系统碳汇核算模型的建立普遍忽视了化能自养微生物类群及固碳潜能,低估自然生态系统实际碳汇能力.本文基于化能自养微生物固碳研究的现状,阐述了化能自养微生物在不同生态系统中的固碳潜能,介绍了参与化能自养固碳过程的主要微生物类群的代谢特征及固碳途径,重点分析了基于固碳途径和能量代谢提升自养微生物固碳效率的人工调控策略及应用进展.最后,本文对区域生态系统化能自养微生物碳汇功能的精准量化、开发人工增汇技术等未来研究方向进行了展望,为认识和调控化能自养微生物驱动的自然碳汇过程,助力实现“双碳”战略目标提供参考.     

微生物自模板法制备多孔中空微球及应用

微生物作为一种生物质资源不仅具有种类繁多、生物量巨大、易于再生且廉价易得的特点,而且微生物本身就具有高度复杂的微/纳米构造和丰富的功能基团,经过修饰和处理就可以得到结构和功能多样的微/纳米材料.微生物自模板法直接利用微生物天然的球形构造并以其自身物质为主要原料经过一定的处理形成多孔中空微球,具有无需制备模板、反应步骤少和化学试剂消耗量低等优点,与传统的软、硬模板法相比有了较大的进步.本文将利用微生物自模板法制备多孔中空微球的主要合成方法归纳为:溶剂顺序抽提法、高温碳化法和水热碳化法.微生物通过上述3种方法并结合表面修饰可以得到组成丰富、功能多样的多孔中空微球,使其在活性物质封装、控释给药、核磁成像、电极材料、催化及环境等领域有着广泛的应用.在高度重视环境保护和强调可持续发展的当今时代,发展微生物自模板法制备多孔中空微球有着更为深远的现实意义.     

当心,选购家电的五大误区

误区一:抗菌冰箱长期保鲜所有的冰箱都能储藏食物,但不是所有的冰箱都能保持食物的新鲜和营养。谁都知道食物变质的原因主要是由微生物的腐败作用和酶的分解造成的。在低温状态下,微生物和酶的活性受到抑制,一般在2℃～6℃时微生物和酶的活性大为降低,-18℃时微生物和酶的活动基本停止,冰箱保存食物主要是依据这一生物规律。     

人类活动对深地微生物的影响

在深地环境中生活着数量庞大且种类众多的微生物,主要是细菌和古菌,并包括真菌和病毒.水-岩相互作用产生的氢气和甲烷是这些微生物主要的能量来源.人类活动改变了深地环境及其微生物群落组成和功能.页岩气是存在于深地页岩中的天然气,开采页岩气所使用的水力压裂技术会对深地微生物产生显著影响,在水力压裂开发的不同阶段,微生物群落结构存在显著差异,产甲烷菌能够提高页岩气产量,而产酸细菌则会造成储层酸化和设备锈蚀,降低页岩气的采收率.核废料是指含有高于安全剂量放射性同位素或被其污染的物质,核废料的安全处置是决定核工业能否持续发展的关键因素.地质处置是目前公认的、唯一可行的长期安全处置半衰期长、高放射性核废料的方式,但是,硫酸盐还原菌的活性会导致储存室的锈蚀,微生物产生的气体也会影响地下空间的气压,这些微生物作用都可能对处置安全产生负面影响.CO_2深地封存可以控制其向大气排放,缓解全球暖化,但深地封存的超临界态CO_2能够引起地下水酸化,加速岩石和矿物的溶解,从而改变深地的化学环境和微生物群落,并对CO_2的长期有效封存产生影响.目前有关人类活动对深地微生物的科学研究均侧重于其短期影响,今后的研究应重点关注其长期影响.     

鲑鱼—活的指示器

淡水鲑能对水中存在化学物质的微小杂质起反应。在一个容积10万立方米的蓄水地中,这种鱼一秒钟能发现1克任何外来物质。没有一种仪器能与这种活的指示器相比。法国科学家决定利用鲑鱼这种不寻常的特性。在鲑鱼嗅觉中枢安两个很细的电极,电极与无线电     

面向工业废水处理的催化电极及燃料电池耦合体系

随着我国工业化水平的提高,工业废水的高效节能处理成为废水资源化与能源化进程中的重点和难点.工业废水中常含有难降解或有毒的有机污染物,水质复杂、可生化性差,采用传统废水处理技术(生物法、物化法等)难以实现高效处理和达标排放,残留毒物排入水体带来环境生态风险.电化学技术借助电场作用产生强氧化性物质,氧化去除难降解有机污染物,但去除效率较低、能耗及运行成本较高,限制了其在实际废水处理中的应用.高活性催化电极在结构、形貌、组成的优化进展,为构建以难降解污染物为燃料的新型燃料电池及废水处理体系提供了新的可能.本文围绕催化电极及燃料电池废水处理体系,综述了新型电极材料的制备、优化,探讨了基底、活性成分及其负载方式对催化电极和体系性能的影响;归纳了基于光催化燃料电池和微生物燃料电池的污染物催化降解及实际或模拟废水处理体系的研究进展,并对该类耦合体系的规模化应用作了展望.新型催化电极的开发和耦合燃料电池体系的优化设计,有望推动该技术在高效、节能实际(工业)废水处理中的应用.     

用有机物分子遏制全球变暖

一个主要由英国曼彻斯特大学科学家组成的小组,成功检测出具有“冷却”地球效果的物质。这种物质能有效地清除汽车、工厂等排出的二氧化碳、二氧化硫等污染大气的物质、该研究结果发表在2012年1月13日出版的美国《科学》杂志上。     

海洋生物中发现新的抗癌物质

人类的药物自古以来就是以自然界生物(动物、植物和微生物)体内的生理活性物质及其类似物为中心发展起来的。现代科学则采用更为有效的手段从天然产物中寻找新颖药物的分子模型,就是首先通过生理活性的跟踪,从天然产物中分离出具有生理或药理作用的微量化学物质(一般是生物体本身的代谢产物)、     

胆固醇在悬汞电极上的吸附及电化学行为

胆固醇是一种重要的生化物质,对心血营病的发生有很大影响,有关研究颇受人们关注。在胆固醇分子中,除去一般烷烃结构外,仅有一个独立的双键和羟基,经典极谱学认为,这一类官能团不能在电极上还原或氧化,即不具有电活性。作者发现胆固醇在悬汞电极上有明显的吸附现象,吸附后的胆固醇能够发生电极反应。本文用线性扫描伏安法和计时库仑法研究了胆固醇吸附的条件和性质,并对电极上发生的氧化还原反应机理进行了探讨。     

三维垂直定向石墨烯的制备及在超级电容器中的应用

电极的结构设计是影响其反应动力学与离子传质能力,进而影响电化学储能系统性能的重要因素之一.为了追求较好的电极动力学以及传质速率,三维有序石墨烯基电极已吸引越来越多的研究兴趣.与其他类型的三维石墨烯结构不同,通过定向冷冻法、等离子体增强化学气相沉积法、KOH辅助水热法等制备的三维垂直定向石墨烯(3DVAG)具有垂直开放通道以及低孔隙弯曲度,可以有效增强离子的输运和电子的传导,提高活性物质的负载,从而实现电极材料的高能量密度及倍率性能.本文对三维垂直定向石墨烯的制备方法及其在超级电容器中的应用进行了综述,并对其未来的发展前景进行了展望.     

就地喇曼光学方法研究电极表面的吸附

最近几年来电化学的研究越来越趋向于采用通常的电化学技术与就地或非就地表面分析技术相结合.这主要是由于传统电化学技术只能测量电极界面所有过程的总和,不能给出电极界面存在物质分子水平的特征.它对界面吸附分子的结构形态只能进行间接的猜测.就地方法在研究分子特性方面起着重要的作用,因为它能表征在电场存在下界面中的电极和溶液的本质和结构,而非就地的方法只能给出关于     

小身材,大作为

正自从DNA被确定为双螺旋结构,人们才开始真正设计性地利用微生物来做生物技术。微生物和人类关系密切,很多日常生活中的行为都需要微生物的参与。按照传统的分类方法,我们最早的酿酒、酿醋、制作奶酪都是利用微生物把简单的物质加工成比较复杂的物质,这就是传统的微生物生物技术。     

衣服勤洗更耐穿

不少消费者往往认为衣服常洗涤容易磨损,不耐穿。其实这种看法不对。一个人在正常的情况下,每天排出的汁液近1公斤。炎热的酷夏在室外工作时排出的汁液更多。人体排出的汗液之中,除包含大量的水分之外,还会有尿素、有机酸、无机盐及各种油脂物质。排汗时,水分不断蒸发,而其余的一些物质则统统粘附在衣物的纤维缝隙之中,给细菌的大量繁殖创造了极有利的条件。由于某些细菌能分解有机物,所以,织物的本身及织物的纱线都会受到一定程度的腐蚀。如果污垢及汗液在织物上继续存留,那么,随着存留时间的延长,织物的损坏程度将会加深。不仅如此,更严重的是,脏衣     

制取氢气新方法

工业上制取氢气,一般有二种方法。一种是电解水;一种是在大约800℃的高温下,用水蒸汽使煤氧化,生成一氧化碳和氢气的混合气,再提纯,获得所需要的氢气。前者耗电较多,后者得到的氢气纯度不高。现在美国康涅狄格大学的二位学者已发明一种制取氢气的新方法,既省电又能直接获得纯度很高的氢气。这种新方法的基础仍是水的电解,不过电解槽内的水中散布着磨碎的泥浆状煤屑。使用这种     

污染组分对氢燃料发动机燃烧动力学的影响

选择氢气及氢气-乙烯混合气体两种燃料, 在风洞加热器中加热空气来开展氢气燃烧的试验研究. 试验结果表明, 两种气体获得的发动机燃烧室稳定压力基本一致, 推力收益基本相同. 但是, 不同加热方式下壁面压力达到平衡值所需的时间明显不同, 采用氢气-乙烯混合气加热时, 燃烧室达到平衡所需的时间较长, 表现为点火延迟时间比氢气加热时增长. 初步从燃烧反应链传递步骤的连续性和含C自由基活性两个方面讨论了两种加热方式对点火延迟特性的影响.     

脉冲极谱的研究

极谱在有机和无机分析上已经广泛的应用,但是由于电容电流限制,对于测定浓度低于10~(-5)M 的物质就很困难。Barker 的方波极谱提出,可使测定浓度的下限降至10~(-7)M 或更低,但只限于电极反应为可逆的物质。石桥藤永的增感线路虽然提高了电解电流,但电容电流亦随之增大,使他的方法很难在实际上应用。为了解决极谱灵敏度问题,基于下述原理,提出了脉冲极谱。它能使电极反应可逆及不可逆物质的电