可基因编码点击化学在材料合成生物学中的应用 被引量：2

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作者 易琪昆 孙晨博 +4 位作者 杨中光 王日 寇松姿 李朝霞 孙飞 《合成生物学》 CSCD 2022年第4期690-708,共19页

对材料的结构与功能实现精准控制是材料学领域的根本挑战之一。很多生物大分子之间具有多种特异性的反应,利用这些特异性反应将生物大分子乃至活体细胞直接组装成更高级的结构提供了一种可能的解决方案。为了实现这种特异有效的组装,借... 对材料的结构与功能实现精准控制是材料学领域的根本挑战之一。很多生物大分子之间具有多种特异性的反应,利用这些特异性反应将生物大分子乃至活体细胞直接组装成更高级的结构提供了一种可能的解决方案。为了实现这种特异有效的组装,借鉴于传统的点击化学,可基因编码点击化学应运而生。这套新的蛋白质化学源于自然界微生物中的异肽键化学,通过基因编辑的方式控制功能化蛋白质分子的自组装反应,同时具有点击化学的高效等优点,经过多种优化之后在合成生物学中被广泛运用。其发展和应用有力促进了蛋白质工程、材料学与合成生物学的交叉融合。本文简要介绍了可基因编码点击化学在近年的应用,包括以多种非线性蛋白质分子为代表的蛋白质拓扑工程产物、多种具有不同功能的全蛋白质水凝胶材料、重组疫苗及工程活体材料等,并总结了其发展潜力。 展开更多

关键词 可基因编码点击化学 水凝胶 疫苗 蛋白质拓扑工程 活体材料

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一步法合成碳载钨酸镍催化剂的尿素电解制氢性能

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作者 张珂 郭嘉玉 +2 位作者 周名星 赵凌 王鹭 《化学工程》 北大核心 2025年第3期1-6,共6页

开发高效UOR(尿素氧化反应)催化剂对强化尿素电解以实现富尿素废水绿色处理协同节能制氢至关重要。采用一步共沉淀法合成多壁碳纳米管负载的无定形钨酸镍纳米催化剂(NiWO_(4)/MWCNTs)用于尿素电解制氢,通过优化NiWO_(4)和MWCNTs的质量... 开发高效UOR(尿素氧化反应)催化剂对强化尿素电解以实现富尿素废水绿色处理协同节能制氢至关重要。采用一步共沉淀法合成多壁碳纳米管负载的无定形钨酸镍纳米催化剂(NiWO_(4)/MWCNTs)用于尿素电解制氢,通过优化NiWO_(4)和MWCNTs的质量比实现对UOR高达1158.2 mA/mg的质量活性,是单独NiWO_(4)的5倍多;此外,碳载钨酸镍催化剂的电化学活性比表面积A_(ES)和本征催化活性也得到显著提升。进一步由峰电流I_(pa)与扫速平方根v^(1/2)呈线性关系可得NiWO_(4)/MWCNTs催化剂上的尿素电氧化过程主要受扩散控制,其高UOR活性可能归因于MWCNTs独特的空心管状结构促进了扩散。利用NiWO_(4)/MWCNTs作为阳极催化剂组装尿素电解槽,达到10、100 mA/cm^(2)电流密度所需电解电压分别为1.35、1.53 V,比水电解低170、296 mV,并且尿素电解产氢速率是水电解的9倍,同时具有超过200 h的优异尿素电解稳定性。结果表明,NiWO_(4)/MWCNTs催化剂在尿素电解节能制氢方面具备良好的应用前景。 展开更多

关键词 钨酸镍 多壁碳纳米管 电催化氧化 尿素电解 制氢

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基于原位技术的尿素电氧化催化机理研究进展 被引量：3

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作者 王鹭 田彦妮 +3 位作者 张珂 袁立杰 赵晓红 杨伯伦 《化学工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期70-75,共6页

尿素电氧化反应作为尿素电解制氢和直接尿素燃料电池共同的半反应,是实现含尿素废水绿色处理及资源化利用的重要反应。然而其复杂六电子转移过程导致的缓慢动力学,及反应过程中涉及多种中间体的生成与转化,使得催化剂活性低且稳定性差,... 尿素电氧化反应作为尿素电解制氢和直接尿素燃料电池共同的半反应,是实现含尿素废水绿色处理及资源化利用的重要反应。然而其复杂六电子转移过程导致的缓慢动力学,及反应过程中涉及多种中间体的生成与转化,使得催化剂活性低且稳定性差,因此有必要结合原位表征技术探明催化机理以科学理性设计尿素电氧化催化剂。针对基于电化学原位技术的尿素电氧化反应相关研究,从反应机理、反应路径和催化剂改性机制3个方面进行分类综述,着重探讨采用电化学原位红外光谱和电化学原位拉曼光谱的尿素电氧化催化机理,通过分析反应过程中键断裂与键生成及各种特征峰的变化规律,深入探索尿素电氧化反应强化策略。最后,展望基于原位技术的尿素电氧化研究的发展方向,以设计开发高效稳定电催化剂推进其应用。 展开更多

关键词 尿素电氧化 NI基催化剂 催化机理 原位红外光谱 原位拉曼光谱

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碳化钒改性镍基催化剂的尿素电氧化性能 被引量：1

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作者 田彦妮 袁立杰 +3 位作者 张珂 赵晓红 杨伯伦 王鹭 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期18-22,28,共6页

尿素电解法以其在含尿素废水处理及制氢领域的节能环保前景而受到广泛关注,关键在于设计高效稳定的尿素电氧化催化剂。文中设计开发一种VC(碳化钒)改性的Ni-VC/MWCNTs(Ni基纳米复合催化剂)用于尿素电氧化可达到343.3 mA/mg的优异电流密... 尿素电解法以其在含尿素废水处理及制氢领域的节能环保前景而受到广泛关注,关键在于设计高效稳定的尿素电氧化催化剂。文中设计开发一种VC(碳化钒)改性的Ni-VC/MWCNTs(Ni基纳米复合催化剂)用于尿素电氧化可达到343.3 mA/mg的优异电流密度,其与Ni/MWCNTs催化剂相比具有更小的Tafel斜率和更低的电荷转移电阻。此外,在稳态条件下,Ni-VC/MWCNTs催化剂的电流密度也得到提高。X射线光电子能谱测试表明引入VC使得Ni更易失电子生成活性组分NiOOH,从而增强尿素电氧化性能。此外,在尿素电解池中,达到10 mA/cm^(2)的电流密度,以Ni-VC/MWCNTs作为阳极催化剂所需的电压比Ni/MWCNTs降低了近100 mV。结果表明Ni-VC/MWCNTs是一种优良的尿素电解催化剂,有望实现高效制氢和废水资源化利用。 展开更多

关键词 碳化钒 镍基催化剂 尿素 电催化氧化

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尿素电氧化协同析氢反应双功能催化剂研究进展

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作者 王鹭 张珂 +3 位作者 郭嘉玉 李宪硕 袁立杰 杨伯伦 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期25-31,共7页

尿素电解技术通过耦合阳极电化学尿素氧化与阴极协同产氢,对富尿素废水绿色处理和节能制氢具有重要意义,其应用的关键在于设计构筑高效且稳定的UOR(尿素氧化反应)和HER(析氢反应)催化剂。若采用对UOR和HER均有效的双功能催化剂,不仅能... 尿素电解技术通过耦合阳极电化学尿素氧化与阴极协同产氢,对富尿素废水绿色处理和节能制氢具有重要意义,其应用的关键在于设计构筑高效且稳定的UOR(尿素氧化反应)和HER(析氢反应)催化剂。若采用对UOR和HER均有效的双功能催化剂,不仅能简化电解槽构造,还可有效避免阳极和阴极不同催化剂之间固有的不相容性及其引发的副反应。基于此,综述尿素电解双功能催化剂的研究进展,分类评述镍基(氮化镍、磷化镍、硫化镍、氧化镍及其复合材料)、钴基和镍-钴基双功能催化剂的设计开发策略和性能强化机制,归纳典型尿素电解双功能催化剂的UOR/HER特性及其电解槽性能,并展望其未来的发展方向,旨在为推动尿素电解双功能催化剂的应用提供借鉴。 展开更多

关键词 尿素电解 双功能催化剂 尿素氧化反应 析氢反应 强化机制

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基于尿素电氧化技术的空间站新型污水回用系统设计

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作者 王鹭 张珂 +2 位作者 袁立杰 郭嘉玉 田彦妮 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期173-179,共7页

空间站中水资源的补充对实现宇航员长期在轨驻留至关重要。将航天员的尿液处理后循环回用是供水的必要途径之一,其占据了回收水量的绝大部分。然而,传统尿液处理方法存在设备庞大、流程复杂和原子利用率低等问题。因此设计了新型污水处... 空间站中水资源的补充对实现宇航员长期在轨驻留至关重要。将航天员的尿液处理后循环回用是供水的必要途径之一,其占据了回收水量的绝大部分。然而,传统尿液处理方法存在设备庞大、流程复杂和原子利用率低等问题。因此设计了新型污水处理及回用系统:基于尿素电氧化技术处理尿液,引入甲烷燃料电池与Sabatier反应器和氢氧燃料电池联用,以进一步利用尿液处理产物,通过设计分级处理及动态调控系统,精准配置空间站内水资源。该设计系统有助于节省宝贵空间并降低处理能耗,有望提高水的回收率同时实现资源的优化配置,为空间站内水资源的循环利用提供新思路。 展开更多

关键词 尿液处理 空间站 水回用 动态调控

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离子液体作为电解质应用于电解铝的研究现状与展望 被引量：3

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作者 吴君石 郝文斌 弭永利 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期15-20,36,共7页

现有工业上应用的Hall-Héroult法电解铝工艺存在高能耗和大气污染等问题。为此,文中分析评述了离子液体作为电解质解决上述问题的可行性。从离子液体电解铝技术的特点、研究现状与应用前景等方面,具体讨论了离子液体作为电解质在... 现有工业上应用的Hall-Héroult法电解铝工艺存在高能耗和大气污染等问题。为此,文中分析评述了离子液体作为电解质解决上述问题的可行性。从离子液体电解铝技术的特点、研究现状与应用前景等方面,具体讨论了离子液体作为电解质在电解铝技术中应用存在的问题以及其未来发展方向。现有的离子液体电解铝技术可以实现低温下电解铝反应,反应能耗接近理论最低值,没有温室气体CO2或有毒有害气体CO和HF等的排放,称得上是一种理想的绿色环保电解铝技术。但是,氯铝酸型离子液体对水和空气较为敏感,导致电解铝系统较为复杂;而非氯铝酸型离子液体的高黏度和对电解原料氯化铝/氧化铝的低溶解度,使得其应用受到限制。因此,未来应继续开展对离子液体电解液体系的深入研究,特别是开发适用于工业电解铝应用的离子液体电解质。 展开更多

关键词 离子液体 电解质 电解铝 节能减排

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基于优化模型的萃取精馏过程设计方法 被引量：1

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作者 田琨 张翔 张磊 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期542-551,共10页

针对萃取精馏过程设计自由度多且过程复杂的问题,提出系统性的萃取精馏过程经济性优化设计方法。该方法通过文献及数据库检索列举出多种备选萃取剂并基于分离工程的理论知识进行筛选,选择合适的热力学模型与实验数据回归模型参数以表征... 针对萃取精馏过程设计自由度多且过程复杂的问题,提出系统性的萃取精馏过程经济性优化设计方法。该方法通过文献及数据库检索列举出多种备选萃取剂并基于分离工程的理论知识进行筛选,选择合适的热力学模型与实验数据回归模型参数以表征体系相平衡。全流程的优化通过在通用代数建模系统(GAMS)中建立严格的广义析取规划模型(GDP)来实现,并用精馏塔的经济模型计算设备及操作费用,以年均费用最低为目标函数,对塔的设计变量和操作参数同时进行数值优化。以醋酸-水的萃取精馏分离为例,结果表明该方法可明显降低醋酸生产能耗和生产费用,较传统的单一变量灵敏度分析法有明显优势。 展开更多

关键词 萃取精馏 严格过程优化 通用代数建模系统(GAMS) 广义析取规划模型 醋酸-水

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基于毛细管电泳技术的高灵敏度蛋白质组学技术发展 被引量：2

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作者 杨云 田瑞军 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1125-1132,共8页

近年来,蛋白质组学技术在样品前处理、分离技术和质谱检测技术方面获得了快速发展,已经可以实现在几小时内对上万种蛋白的同时定性和定量分析。然而,目前的主流蛋白质组学技术仍无法满足极微量生物样品,尤其是单细胞样品的组学分析需求... 近年来,蛋白质组学技术在样品前处理、分离技术和质谱检测技术方面获得了快速发展,已经可以实现在几小时内对上万种蛋白的同时定性和定量分析。然而,目前的主流蛋白质组学技术仍无法满足极微量生物样品,尤其是单细胞样品的组学分析需求。毛细管电泳分离技术具有峰宽窄、柱效高、样品用量少等优势,是与高分辨质谱在线联用的理想选择之一。该文评述了集成化和在线样品前处理以及主流的纳升液相色谱-质谱联用系统在高灵敏度蛋白质组学分析领域的发展现状和挑战,认为该领域的重要技术挑战之一在于目前的纳升液相色谱分离已经无法完全匹配现代高分辨质谱超过40 Hz的超高扫描速度,从而导致质谱使用效率的降低。针对上述技术挑战,该文重点探讨了毛细管电泳-质谱联用技术的独特技术优势和潜在发展机遇,主要包括:(1)面向微量酶解多肽样品的高柱效毛细管电泳分离。通过采用毛细管电色谱可以进一步改善毛细管电泳柱容量不足的局限;(2)面向高灵敏度分析的无鞘液/鞘液接口开发;(3)高效毛细管电泳分离与高扫描速度质谱检测的协同化使用。总之,我们预期毛细管电泳-质谱联用技术的进一步发展有望在针对单细胞等超微量生物学样品的蛋白质组学分析中获得更广泛的应用。 展开更多

关键词 毛细管电泳-质谱联用 蛋白质组学 鞘液接口 集成化样品前处理

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脑胶质瘤治疗相关时空演化机制及其在精准治疗中的应用（英文） 被引量：2

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作者 吕明康 蒋彪彬 +1 位作者 保肇实 王吉光 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1055-1062,共8页

胶质母细胞瘤是成人中最恶性的颅内肿瘤,但其治疗方式在过去数十年未有突破.随着近年精准医学和下一代测序技术的发展,使研究胶质母细胞瘤背后多维基因组学的复杂机制成为可能.其中继发胶质母细胞瘤及与其配对的原发肿瘤是十分珍贵的数... 胶质母细胞瘤是成人中最恶性的颅内肿瘤,但其治疗方式在过去数十年未有突破.随着近年精准医学和下一代测序技术的发展,使研究胶质母细胞瘤背后多维基因组学的复杂机制成为可能.其中继发胶质母细胞瘤及与其配对的原发肿瘤是十分珍贵的数据,可用以分析低级别胶质瘤在时间和空间轴上的演化以及治疗对肿瘤的影响.本综述阐述胶质母细胞瘤的复杂性,包括各种驱动突变、空间上的异形性和不同的演化方式;此外,会讨论如何将这些基因学上的发现应用在肿瘤预后的预测以及精准治疗上. 展开更多

关键词 胶质母细胞瘤 分子基因学 群落演化

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直接尿素燃料电池研究进展

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作者 王鹭 田彦妮 +3 位作者 张珂 袁立杰 赵晓红 杨伯伦 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期18-23,共6页

直接尿素燃料电池可同时处理含尿素废水(尿液等)并发电,且Ni基材料为阳极尿素电氧化反应的有效催化剂。然而由于尿素电氧化反应复杂且缓慢的动力学使得Ni基催化剂活性低且稳定性差,导致直接尿素燃料电池功率密度普遍较低。实现其应用的... 直接尿素燃料电池可同时处理含尿素废水(尿液等)并发电,且Ni基材料为阳极尿素电氧化反应的有效催化剂。然而由于尿素电氧化反应复杂且缓慢的动力学使得Ni基催化剂活性低且稳定性差,导致直接尿素燃料电池功率密度普遍较低。实现其应用的关键在于对Ni基催化剂进行改性以构建高效稳定的催化剂层及其膜电极组件。因此,详细评述了组装成直接尿素燃料电池的阳极催化剂研究进展,深入分析改性后的催化剂组成结构对系统性能的影响机制(包括载体效应和协同效应),旨在为设计高效稳定的尿素电氧化催化剂提供科学依据。此外,阐述了直接尿素燃料电池系统中膜材料的研究现状及其膜电极组件的构建。最后,总结并展望了该领域的研究重点及未来研究的发展方向,为开发高性能直接尿素燃料电池以推进其商业化进程提供借鉴。 展开更多

关键词 直接尿素燃料电池 尿素电氧化 阳极催化剂 强化机制 阴离子交换膜

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