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水热炭在厌氧消化中的应用研究进展
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作者 杨军 王书琛 张津铭 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期1163-1174,共12页
厌氧消化(Anaerobic Digestion,AD)是处理废弃生物质的有效方法,但传统的AD存在停滞期长、微生物活性受阻等问题。水热炭是一种新型的以生物质为原料,经水热炭化(Hydrothermal Carbonization,HTC)制备的多功能炭基材料,其具有可回收、... 厌氧消化(Anaerobic Digestion,AD)是处理废弃生物质的有效方法,但传统的AD存在停滞期长、微生物活性受阻等问题。水热炭是一种新型的以生物质为原料,经水热炭化(Hydrothermal Carbonization,HTC)制备的多功能炭基材料,其具有可回收、制备成本低和表面官能团丰富等优点,在AD中具有应用潜力。目前,国内对水热炭在AD中综述较少,为填补这方面的空白,首先总结了水热炭的理化性质和木质纤维素在HTC过程中的反应机制,发现温度是影响水热炭理化特性的关键因素以及水热炭相较于热解炭具有更小的比表面积,但水热炭表面的含氧官能团丰度比热解炭更高;其次,梳理了目前水热炭在AD中的研究进展,发现在AD系统中添加水热炭可有效缩短停滞期、缓解抑制作用、富集功能微生物、提高甲烷产量和产率,对AD有综合强化效果;最后,探讨了水热炭强化AD的微观作用机理,主要包括促进种间电子传递、富集AD功能微生物和缓解AD体系抑制。综述有利于研究人员进一步开展水热炭在AD和其他领域的研究和应用。未来应在当前研究基础上,着重研究不同来源的水热炭在不同底物和不同的参数条件下对AD的影响,深挖其表面含氧官能团对AD的促进机制以及对水热炭在AD中的影响机理展开进一步探索,以为水热炭在AD中的应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 环境工程学 水热炭 厌氧消化 甲烷 直接种间电子传递
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异化铁还原“电”耦合甲烷化处理蛋白质有机废水
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作者 周欣玮 符祥壮 +2 位作者 郭梦霞 徐文 王德欣 《工业水处理》 北大核心 2025年第6期167-178,共12页
针对蛋白质有机废水厌氧消化过程中出现的产甲烷性能不佳、易于酸积累等问题,利用Fe_(3)O_(4)作为外源电子介体构建Fe_(3)O_(4)介导的蛋白质有机废水厌氧消化体系,考察体系的运行效能,分析反应器中污泥的生理特征,并探究群落演替对不同F... 针对蛋白质有机废水厌氧消化过程中出现的产甲烷性能不佳、易于酸积累等问题,利用Fe_(3)O_(4)作为外源电子介体构建Fe_(3)O_(4)介导的蛋白质有机废水厌氧消化体系,考察体系的运行效能,分析反应器中污泥的生理特征,并探究群落演替对不同Fe_(3)O_(4)剂量的响应机制。研究结果表明,实验条件下每克VSS中添加40 mg的Fe_(3)O_(4)能够实现体系厌氧发酵性能的最大优化,相较于未添加Fe_(3)O_(4)的对照组,溶解性化学需氧量(SCOD)降解率与累积CH4产量分别提高了(27.23±4.16)%和(26.50±3.25)%,累积CO_(2)产量降低了(82.08±2.43)%。污泥生理特征分析表明,Fe_(3)O_(4)的添加能够促进污泥团聚,增强电子转移能力。微生物群落变化分析表明,添加40 mg/g的Fe_(3)O_(4)可促进互营菌属Syntro⁃phomonas、铁还原菌属Clostridium和嗜乙酸型产甲烷古菌Methanosaeta的富集,从而形成异化铁还原耦合甲烷化的电子传递模式,提升种间电子传递效率,强化蛋白质有机废水中污染物的降解以及最终甲烷化的过程。 展开更多
关键词 厌氧消化 蛋白质有机废水 磁铁矿 微生物种群 直接种间电子传递
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铁屑对菊芋秸秆与猪粪共消化的强化效果及机制分析
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作者 宁冰玉 刘海林 +1 位作者 朱德锐 韩睿 《环境科学研究》 北大核心 2025年第3期642-652,共11页
零价铁可以强化厌氧消化过程,铁屑是一种廉价易得的零价铁。为评估铁屑在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中应用的可行性,以中温批式厌氧消化为基础,在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中添加不同浓度(0、2%、6%、10%、14%)的铁屑(粒径4 mm),探讨其... 零价铁可以强化厌氧消化过程,铁屑是一种廉价易得的零价铁。为评估铁屑在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中应用的可行性,以中温批式厌氧消化为基础,在菊芋秸秆与猪粪共消化系统中添加不同浓度(0、2%、6%、10%、14%)的铁屑(粒径4 mm),探讨其对厌氧消化的强化效果及机理。结果表明:①铁屑的添加提高了菊芋秸秆与猪粪共消化系统的产甲烷性能,当添加浓度为6%时,累积甲烷产量最高,为389.67 mL/g(以挥发性固体计),较未添加铁屑的对照(CK)提高了22.39%;且该处理具有较好的经济效益。②微生物分析显示,与CK相比,细菌类群中,具有水解酸化功能的DMER64和嗜蛋白菌属(Proteiniphilum)以及与产甲烷菌存在互营关系的unclassified_Synergistaceae、Syner-01和unclassified_Anaerolineaceae等类群的相对丰度在添加铁屑各处理样品中较高;古菌类群中,添加铁屑各处理样品中的乙酸营养型古菌类群甲烷丝菌属(Methanothrix)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度较高。同时,铁屑的添加还通过促进参与种间直接电子传递(DIET)微生物(unclassified_Anaerolineaceae、Methanothrix和Methanosarcina)的富集,强化微生物间的电子传递,这可能是甲烷产量增加的主要原因之一。③代谢组学分析发现共66种代谢物可能与铁屑添加有关,且铁屑的添加影响了共消化系统的代谢途径,差异代谢物主要富集在次生胆酸生物合成(Secondary bile acid biosynthesis)、细菌趋化性(Bacterial chemotaxis)、ABC转运蛋白(ABC transporters)、色氨酸代谢(Tryptophan metabolism)、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(Alanine、aspartate and glutamate metabolism)等代谢通路。研究显示,铁屑的添加可以通过加速发酵启动、提高微生物活性、强化微生物间的DIET和促进关键代谢过程等来提升共消化性能。 展开更多
关键词 铁屑 共消化 微生物群落 种间直接电子传递 代谢组学
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碳布对厌氧消化废油脂产甲烷的影响及其机制研究
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作者 刘旭祯 何霞 +2 位作者 董嘉 陈杰英 费云帆 《可再生能源》 北大核心 2025年第8期1003-1010,共8页
厌氧消化废油脂产甲烷是处理废油脂污染并回收可再生能源的有效方式,而协同菌之间较低的电子传递效率限制了油脂向甲烷的转化。在厌氧消化油脂过程中添加碳布,可以引发种间电子直接转移(DIET),文章研究了碳布对厌氧消化油脂产甲烷的影... 厌氧消化废油脂产甲烷是处理废油脂污染并回收可再生能源的有效方式,而协同菌之间较低的电子传递效率限制了油脂向甲烷的转化。在厌氧消化油脂过程中添加碳布,可以引发种间电子直接转移(DIET),文章研究了碳布对厌氧消化油脂产甲烷的影响及其作用机制。研究结果表明:实验组的累计甲烷产量较对照组提升11.5%;碳布不仅能使微生物通过其进行DIET,也能促进微生物的聚集,推动微生物通过生物连接进行DIET,从而提高协同菌之间的电子传递速率;碳布能提高微生物群落的多样性,富集参与DIET的细菌(如Acinetobacter Johnsonii,Syntrophobacter和Spirochaetaceae)和古菌(如Candidatus Methanofastidiosum,Candidatus Methanomethylicus),加快油脂水解以及乙酸和丙酸向甲烷的转化,强化甲基型产甲烷途径。 展开更多
关键词 厌氧消化 废油脂 碳布 种间电子直接传递
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改善剩余污泥厌氧消化产甲烷性能的新策略:导电材料介导微生物种间直接电子传递 被引量:4
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作者 罗进财 王欣芸 +3 位作者 孙鸿 董姗燕 田帅 朱易春 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期918-924,共7页
综述了近年来关于碳基和铁基导电材料促进DIET产甲烷的研究进展,归纳了直接种间电子传递的机制,总结了碳基和铁基导电材料的结构特征、电子传递机理和强化剩余污泥厌氧产甲烷效果。指出了当前研究存在的不足,并对未来的研究方向做出了... 综述了近年来关于碳基和铁基导电材料促进DIET产甲烷的研究进展,归纳了直接种间电子传递的机制,总结了碳基和铁基导电材料的结构特征、电子传递机理和强化剩余污泥厌氧产甲烷效果。指出了当前研究存在的不足,并对未来的研究方向做出了展望。 展开更多
关键词 剩余污泥 厌氧消化 直接种间电子传递 导电材料
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微生物电合成系统阴极电子传递机制和氢介导强化措施
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作者 陈高祥 王荣昌 蒋佳承 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期504-516,共13页
微生物电合成系统是以微生物作为生物催化剂,利用可再生能源将二氧化碳(CO_(2))还原为有机化合物的可持续发展技术,可以帮助缓解大气温室气体并实现低碳循环生物经济和工业CO_(2)生物转化过程。本文介绍了微生物电合成系统中阴极与微生... 微生物电合成系统是以微生物作为生物催化剂,利用可再生能源将二氧化碳(CO_(2))还原为有机化合物的可持续发展技术,可以帮助缓解大气温室气体并实现低碳循环生物经济和工业CO_(2)生物转化过程。本文介绍了微生物电合成系统中阴极与微生物之间的电子传递机制,包括直接电子传递和间接电子传递,其中氢气(H_(2))介导的间接电子传递为研究最多的电子传递过程。本文还介绍了微生物电合成系统中阴极电化学产氢和生物产氢过程的发生机制,阐述了H_(2)的产生和利用以及在CO_(2)的还原过程中不同微生物之间的相互依存和协作机制。本文还围绕H_(2)介导的间接电子传递过程提出促进阴极析氢反应、投加外源介质和优化反应器设计等强化措施以促进H_(2)的产生和CO_(2)的还原过程。本文为提升微生物电合成系统的电子传递效率和目标产物产率提供了理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 微生物电合成 直接电子传递 间接电子传递 氢介导 二氧化碳
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强化废水厌氧消化过程的导电材料及其特性影响
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作者 吕龙义 韩沐达 +4 位作者 马培禹 及文博 王新元 高文芳 任芝军 《化工进展》 CSCD 北大核心 2024年第12期6957-6967,共11页
厌氧消化是微生物在厌氧环境下降解有机底物并产生沼气的生物处理工艺,在降低能源依赖方面具有巨大潜力。然而传统厌氧技术由于甲烷产率低、微生物富集慢、反应器运行不稳定等问题,造成能源消耗和处理成本不断增加。导电材料可刺激互营... 厌氧消化是微生物在厌氧环境下降解有机底物并产生沼气的生物处理工艺,在降低能源依赖方面具有巨大潜力。然而传统厌氧技术由于甲烷产率低、微生物富集慢、反应器运行不稳定等问题,造成能源消耗和处理成本不断增加。导电材料可刺激互营细菌和产甲烷古菌之间的种间电子传递,进而提高产甲烷效率,广泛应用于废水厌氧处理领域。本文在梳理了碳基、金属基及其他导电材料介导厌氧消化强化效能的基础上,着重介绍了复合材料协同作用在高效生物降解和运行高稳定性方面的优势。从粒径、导电性能、表面特征等方面论述了材料不同物理化学特性对强化厌氧消化性能的影响,并对导电材料强化废水厌氧生物降解的研究前景进行了展望。 展开更多
关键词 厌氧消化 直接种间电子传递 碳基导电材料 金属基导电材料 复合导电材料
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聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物固定漆酶电极的电化学行为 被引量:11
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作者 曾涵 廖铃文 +3 位作者 李明芳 陶骞 康婧 陈艳霞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3217-3224,共8页
以聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物为载体,利用漆酶表面氨基与聚芳酰胺主链端羧基的共价偶联以及碳纳米管与漆酶间的疏水作用,构筑了具有较高稳定性和电催化活性的漆酶修饰电极.并对该固酶修饰电极的固酶量、酶活力、电化学行为及其电催化... 以聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物为载体,利用漆酶表面氨基与聚芳酰胺主链端羧基的共价偶联以及碳纳米管与漆酶间的疏水作用,构筑了具有较高稳定性和电催化活性的漆酶修饰电极.并对该固酶修饰电极的固酶量、酶活力、电化学行为及其电催化氧还原的性能进行了表征.对漆酶分子具有亲和力的聚芳酰胺芳环结构及聚芳酰胺端羧基与漆酶表面氨基的共价偶联避免了漆酶的脱落和变性.而碳纳米管与聚芳酰胺的混合使得该三维修饰电极具有良好的电子导电性,并成功地实现了漆酶的氧化还原活性位与电极之间的直接电荷转移,这一点可由在0.73和0.38V附近观察到漆酶的T1和T2(漆酶的T1,T2铜活性位的形式电位分别为0.78和0.39V(vsNHE))铜活性位的两对氧化还原峰确认.漆酶的担载量为56.0mg·g-1,具有电化学活性的漆酶占总担载漆酶量的68%.在pH=4.4磷酸盐缓冲溶液中,该修饰电极上氧气还原的起始电位为0.55V,其对氧气的米氏常数KM为55.8μmo·lL-1,对氧气的检测限为0.57μmo·lL-1.在4℃下保存两个月后能实现直接电荷转移的漆酶量仅下降了14%左右而氧还原超电势提高了约50mV.结果表明该修饰电极有望用作酶基生物燃料电池的阴极和电流型氧气传感器. 展开更多
关键词 漆酶 直接电子迁移 氧还原 生物电催化 生物传感器
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肌红蛋白在碳纳米管修饰电极上的直接电化学和电催化性能(英文) 被引量:14
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作者 吕亚芬 印亚静 +1 位作者 吴萍 蔡称心 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2007年第1期5-11,共7页
将肌红蛋白(Mb)通过吸附的方法固定在碳纳米管(CNT)表面,用AFM、XPS、UV-Vis和FTIR对其进行了表征,研究了CNT对Mb直接电子转移反应的促进作用.循环伏安结果表明,Mb在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,其循环伏安曲线上表现出... 将肌红蛋白(Mb)通过吸附的方法固定在碳纳米管(CNT)表面,用AFM、XPS、UV-Vis和FTIR对其进行了表征,研究了CNT对Mb直接电子转移反应的促进作用.循环伏安结果表明,Mb在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,其循环伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;在20-160mV·s-1的扫速范围内,式量电位E0′几乎不随扫速而变化,其平均值为(-0.343±0.001)V(vsSCE,pH7.0);Mb在CNT表面直接电子转移的表观速率常数为(3.11±0.98)s-1;式量电位E0′与溶液pH的关系表明,Mb的直接电化学过程是一个有H+参与的电极过程.进一步的实验结果显示,固定在CNT表面的Mb能保持其对H2O2和O2还原的生物电催化活性. 展开更多
关键词 生物电催化 直接电子转移 碳纳米管 H2O2 肌红蛋白
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细胞色素c在Fe2O3修饰电极上的直接电化学和电催化特性 被引量:3
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作者 徐继明 张瑞娟 +2 位作者 宋洁 尹起范 仲慧 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1236-1240,共5页
采用全氟磺酸树脂Nafion将金属氧化物Fe2O3颗粒细胞色素c(Cyt c)固定玻碳电极(GCE)表面,制备了Nafion-Cyt c-Fe2O3修饰的玻碳电极,构建了基于直接电子传递的过氧化氢生物传感器。在0.10mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲溶液中,修饰电极的循环伏... 采用全氟磺酸树脂Nafion将金属氧化物Fe2O3颗粒细胞色素c(Cyt c)固定玻碳电极(GCE)表面,制备了Nafion-Cyt c-Fe2O3修饰的玻碳电极,构建了基于直接电子传递的过氧化氢生物传感器。在0.10mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲溶液中,修饰电极的循环伏安曲线上显示出一对准可逆的氧化还原峰,式量电位为22mV。Cyt c在修饰电极表面的异相电子转移速率常数为1.21s-1。修饰后的电极对过氧化氢有良好响应,响应时间小于10s,电极的安培响应与过氧化氢浓度在2.0×10-6~3.0×10-3mol/L范围内成线性关系,检出限为1.0×10-6mol/L,米氏常数为1.35mmol/L,显示出较好的亲和力。 展开更多
关键词 三氧化二铁 细胞色素C 过氧化氢 生物传感器 直接电子传递
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陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理 被引量:56
11
作者 张坚超 徐镱钦 陆雅海 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第20期6592-6603,共12页
陆地生态系统存在许多常年性或季节性缺氧环境,如:湿地、水稻土、湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。每年有大量有机物质进入这些环境,在缺氧条件下发生厌氧分解。甲烷是有机质厌氧分解的最终产物。产生的甲烷气体... 陆地生态系统存在许多常年性或季节性缺氧环境,如:湿地、水稻土、湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。每年有大量有机物质进入这些环境,在缺氧条件下发生厌氧分解。甲烷是有机质厌氧分解的最终产物。产生的甲烷气体可通过缺氧-有氧界面释放到大气,产生温室效应,是重要的温室气体。产甲烷过程是缺氧环境中有机质分解的核心环节,而甲烷氧化是缺氧-有氧界面的重要微生物过程。甲烷的产生和氧化过程共同调控大气甲烷浓度,是全球碳循环不可分割的组成部分。对陆地生态系统甲烷产生和氧化过程的微生物机理研究进展进行了概要回顾和综述。主要内容包括:新型产甲烷古菌即第六和第七目产甲烷古菌和嗜冷嗜酸产甲烷古菌的发现;短链脂肪酸中间产物互营氧化过程与直接种间电子传递机制;新型甲烷氧化菌包括厌氧甲烷氧化菌和疣微菌属好氧甲烷氧化菌的发现;甲烷氧化菌生理生态与环境适应的新机制。这些研究进展显著拓展了人们对陆地生态系统甲烷产生和氧化机理的认识和理解。随着新一代土壤微生物研究技术的发展与应用,甲烷产生和氧化微生物研究领域将面临更多机遇和挑战,对未来发展趋势做了展望。 展开更多
关键词 甲烷产生 甲烷氧化 微生物机理 新型产甲烷古菌 直接种间电子传递
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直接种间电子传递对缓解厌氧消化抑制效应的研究进展 被引量:5
12
作者 司哺春 刘凯强 +3 位作者 林新宇 刘志丹 杨改秀 张源辉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期227-235,共9页
厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。然而,复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应,易导致反应器运行不稳定,产气效率低等问题。因此,提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效... 厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。然而,复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应,易导致反应器运行不稳定,产气效率低等问题。因此,提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效应成为当前的研究热点。区别于以氢气和甲酸为媒介的间接种间电子传递(Mediated Interspecies Electron Transfer,MIET)过程,微生物间的直接种间电子传递(Direct Interspecies Electron Transfer,DIET)能够在菌群间直接进行电子转移,传递效率更高。DIET的建立有助于强化厌氧反应的稳定性,提高反应效率,减缓抑制效应。基于此,该文总结了DIET的研究进展,分析了主要的种间电子传递机制,探讨了DIET对不同类型抑制效应的缓解作用,归纳了DIET潜在微生物的富集效果;在此基础上展望了DIET在减缓厌氧消化抑制效应方面的重点研究方向和应用前景。 展开更多
关键词 发酵 反硝化 抑制效应 微生物群落 导电材料 直接种间电子传递
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基于中空氧化镍纳米微球和离子液体复合膜固定血红蛋白的NaNO_2生物传感器 被引量:3
13
作者 谷广哲 董社英 +2 位作者 黄廷林 汤宏胜 郑建斌 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1926-1931,共6页
采用微波水热法合成了一种中空氧化镍纳米微球(NiO),然后将其与1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)的复合膜用于血红蛋白(Hb)在碳糊电极上的固定,制备了NaNO2生物传感器.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱及紫外-可见光谱等... 采用微波水热法合成了一种中空氧化镍纳米微球(NiO),然后将其与1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)的复合膜用于血红蛋白(Hb)在碳糊电极上的固定,制备了NaNO2生物传感器.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱及紫外-可见光谱等分析表明,Hb已固定于NiO和BMIMBF4的复合膜中并能保持其生物活性;进一步通过电化学阻抗法研究了修饰电极中混合物各组分的作用.结果表明,在NiO和BMIMBF4的复合膜中,Hb能实现有效的直接电子转移,且修饰后的电极对NaNO2有良好响应,响应时间小于5 s,检出限为4.57μmol/L(S/N=3),灵敏度为46.2μA.L.mmol-1,线性范围为10~170μmol/L,表观米氏常数KM为2.4 mmol/L,该方法的重现性和电极的稳定性良好. 展开更多
关键词 中空氧化镍纳米微球 血红蛋白 直接电化学 亚硝酸钠 生物传感器
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细胞色素c氧化酶可溶性结构域中Val162突变对蛋白结构和功能的影响 被引量:3
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作者 宋爱新 李连之 黄仲贤 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1733-1737,共5页
采用蛋白质工程的定点突变技术和 UV-Vis,CD,荧光 ,EPR及快速动力学技术考察了与癌症相关的Val1 62的突变对细胞色素 c氧化酶可溶性结构域的影响 .研究发现 ,该突变导致了蛋白二级结构的转化和电子传递活性的降低 ,这为理解其致病机制... 采用蛋白质工程的定点突变技术和 UV-Vis,CD,荧光 ,EPR及快速动力学技术考察了与癌症相关的Val1 62的突变对细胞色素 c氧化酶可溶性结构域的影响 .研究发现 ,该突变导致了蛋白二级结构的转化和电子传递活性的降低 ,这为理解其致病机制提供了化学基础信息 . 展开更多
关键词 细胞色素C氧化酶 可溶性结构域 Val162 点突变 蛋白结构 功能转化 电子传递 结肠直肠癌 病理
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碳材料促进废水厌氧处理中直接种间电子传递的研究进展 被引量:3
15
作者 高心怡 夏天 +1 位作者 徐向阳 朱亮 《化工环保》 CSCD 北大核心 2017年第3期270-275,共6页
直接种间电子传递(DIET)是近年来发现的一种微生物电子传递方式,其在废水厌氧生物处理的重要过程中起重要作用。提高DIET效率能在促进有机物厌氧降解产甲烷的同时储存更多能量,优化厌氧生物处理工艺性能并降低处理成本。本文在DIET过程... 直接种间电子传递(DIET)是近年来发现的一种微生物电子传递方式,其在废水厌氧生物处理的重要过程中起重要作用。提高DIET效率能在促进有机物厌氧降解产甲烷的同时储存更多能量,优化厌氧生物处理工艺性能并降低处理成本。本文在DIET过程特性分析的基础上,重点论述了活性炭、生物炭、碳纤维布、单壁碳纳米管4种碳材料对废水生物处理中DIET过程的促进作用,并对今后的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 直接种间电子传递 碳材料 微生物 厌氧生物处理
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壳聚糖-g-N-羧甲基-二(2-苯并咪唑)-1,2-乙二醇和纳米金溶胶复合物固定漆酶修饰玻碳电极的直接电化学 被引量:3
16
作者 曾涵 赵淑贤 +1 位作者 龚兰新 张国军 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期326-332,共7页
制备了壳聚糖-g-N-羧甲基-二(2-苯并咪唑)-1,2-乙二醇(CTS-g-N-CBBIE),将其与纯化的纳米金溶胶(NGS)共混得到CTS-g-N-CBBIE-NGS复合物。以此复合物作为固酶载体固定云芝漆酶,固酶量大(31.10 mg/g),固酶比活力高(1.43 U/mg);此固酶复合... 制备了壳聚糖-g-N-羧甲基-二(2-苯并咪唑)-1,2-乙二醇(CTS-g-N-CBBIE),将其与纯化的纳米金溶胶(NGS)共混得到CTS-g-N-CBBIE-NGS复合物。以此复合物作为固酶载体固定云芝漆酶,固酶量大(31.10 mg/g),固酶比活力高(1.43 U/mg);此固酶复合物修饰的玻碳电极在无氧磷酸盐-柠檬酸盐缓冲溶液(pH=5.0)中可以实现无中介酶-电极直接电子迁移(一对准可逆氧化还原峰式电位576 mV(vs.Ag/AgCl)对应于漆酶活性中心T1位的氧化还原),电子迁移速率常数为228.3 s-1。当氧气浓度较小时,这种固酶修饰电极对氧气还原具有一定的生物电催化性能(空气饱和缓冲溶液中氧还原峰电位约为320 mV(vs.Ag/AgCl))。当氧气浓度增高后,氧还原反应受到抑制;但这种漆酶修饰电极对pH较为敏感,且稳定性和重复使用性欠佳。 展开更多
关键词 壳聚糖-g—N羧甲基-二(苯并咪唑)乙二醇 直接电子迁移 纳米金溶胶 漆酶 生物电催化
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血红蛋白在类生物膜修饰电极上的直接电化学 被引量:3
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作者 后雯璟 周琳 +4 位作者 吴霞琴 张红霞 谢文 杨柳 陆中庆 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期258-262,共5页
使用掺合单壁碳纳米管(SWCNT)的不溶性表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)修饰玻碳电极,并将血红蛋白(Hb)固定在修饰膜中制得了稳定的固载Hb的修饰电极.循环伏安和交流阻抗测试表明,固定在电极上的Hb是一个受吸附控制的可逆电子传... 使用掺合单壁碳纳米管(SWCNT)的不溶性表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)修饰玻碳电极,并将血红蛋白(Hb)固定在修饰膜中制得了稳定的固载Hb的修饰电极.循环伏安和交流阻抗测试表明,固定在电极上的Hb是一个受吸附控制的可逆电子传递过程.该氧化还原过程的CV扫描峰电位与溶液pH值成良好的线性关系,斜率39 mV/pH,表明在发生Hb直接电子传递反应的同时伴随有质子参与反应.掺合SWCNT的类生物膜修饰电极较之不掺合SWCNT的修饰电极对氧气的还原具有更好的催化作用.并以SWCNT掺合量为1 mg.mL-1的DDAB修饰电极性能最佳. 展开更多
关键词 血红蛋白 碳纳米管 DDAB 直接电子传递 循环伏安 电化学交流阻抗谱
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两种功能化纳米金粒子固酶电极的催化性能 被引量:2
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作者 曾涵 杨阳 赵淑贤 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2305-2314,共10页
以合成的4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子和聚乙烯基吡啶包覆纳米金粒子分别作为固酶载体,制备了2种新型固酶电极,在此基础上组装了2种酶燃料电池。采用电化学方法结合紫外可见分光光度法、透射电镜技术等手段研究了固酶载体的形貌,酶-载... 以合成的4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子和聚乙烯基吡啶包覆纳米金粒子分别作为固酶载体,制备了2种新型固酶电极,在此基础上组装了2种酶燃料电池。采用电化学方法结合紫外可见分光光度法、透射电镜技术等手段研究了固酶载体的形貌,酶-载体间相互作用对电极表面固定酶分子的光谱学性质,酶-电极间直接电子迁移能力和催化底物反应性能的影响,进一步评估和比较了两种酶燃料电池的能量输出性能。实验结果表明:4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固酶基电极可以实现酶-电极间的直接电子迁移而且对葡萄糖和氧气具有良好的催化性能(催化反应起始电位分别为-0.03和0.96 V,底物转化频率分别是1.3和0.5 s^(-1)),其催化性能的重现性、长期使用性能、酸碱耐受性和热稳定性良好,随着自组装固酶层数的增加,催化性能随之增强直至达到极限催化电流;电池性能测试结果表明4-巯基苯甲酸功能化纳米金粒子固酶基燃料电池的开路电压为0.88V,最大输出能量密度:864.0μW·cm^(-2),长期使用性能优异(储存3周后仍可达到最佳能量输出的80%以上)。 展开更多
关键词 漆酶 葡萄糖氧化酶 功能化纳米金粒子 直接电子迁移 催化性能 酶燃料电池
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高分子聚合物-多壁碳纳米管复合物固定漆酶及其在玻碳电极上的直接电子转移 被引量:2
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作者 曾涵 龚兰新 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期682-690,共9页
采用不同结构的高分子聚合物与纯化的多壁碳纳米管(MWCNTs)共混的方法,制备得到聚合物非共价功能化多壁碳管复合物,测定了这些载体对漆酶(lac)的担载量、固定漆酶的比活力及稳定性。以固定漆酶的复合物修饰玻碳(GC)电极后,采用循环伏安... 采用不同结构的高分子聚合物与纯化的多壁碳纳米管(MWCNTs)共混的方法,制备得到聚合物非共价功能化多壁碳管复合物,测定了这些载体对漆酶(lac)的担载量、固定漆酶的比活力及稳定性。以固定漆酶的复合物修饰玻碳(GC)电极后,采用循环伏安法研究这些电极在无氧磷酸盐缓冲液(PBS)中的直接电化学行为及催化氧还原活力,粗略地测定了固定漆酶与电极间电子转移的速率常数。实验结果表明,当聚合物中含亲漆酶基团或能与漆酶活性中心发生相互作用的官能团时利于直接电子转移,而且复合物固定漆酶保持了游离漆酶的天然构象。这些电极中,lac/NIPAM-co-BPCP-MWCNTs/GC(NIPAM-co-BPCP:N-烯丙基-1-苯甲酰基-3-苯基-4,5-2H-4-甲酰胺基吡唑-co-N-异丙基丙烯酰胺)在无氧PBS中发生直接电子转移的式电位(605 mV)更接近漆酶活性中心的式电位(580 mV),具有较快的异相电子转移速率(0.726 s-1),较高的漆酶担载量(103.5 mg/g)和固定漆酶比活力(1.68 U/mg),较高的催化氧还原能力(氧还原起始电位820 mV,在650 mV时的催化峰电流为85.5μA)以及良好的重复使用性和长期使用性。 展开更多
关键词 漆酶 多重壁碳纳米管 高分子聚合物 玻碳电极 直接电子转移
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直接硼氢化钠燃料电池用阳极催化剂AuNi/C 被引量:1
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作者 王广进 高云智 +1 位作者 王振波 尹鸽平 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期241-244,共4页
用硼氢化钠还原法制备了AuNi/C催化剂,进行了XRD分析和循环伏安测试。样品Au7Ni3/C的氧化峰电流密度最大,比样品Au/C提高了56.9%,且在XRD图中没有金属Ni的衍射峰,可认为Au与Ni形成了合金,它们的协同作用提高了催化活性。使用样品Au7Ni3/... 用硼氢化钠还原法制备了AuNi/C催化剂,进行了XRD分析和循环伏安测试。样品Au7Ni3/C的氧化峰电流密度最大,比样品Au/C提高了56.9%,且在XRD图中没有金属Ni的衍射峰,可认为Au与Ni形成了合金,它们的协同作用提高了催化活性。使用样品Au7Ni3/C的直接硼氢化钠燃料电池,在60℃时的最大功率密度为26.6 mW/cm2;随着电流密度的增大,库仑效率提高,电子转移数(N)变大;当电流密度为100 mA/cm2时,电子转移数增大到7.38并趋于稳定,接近理论值8。 展开更多
关键词 直接硼氢化钠燃料电池(DSBFC) 阳极催化剂 放电性能 电子转移数
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