石墨烯-多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰阳极对微生物燃料电池性能的影响

【目的】利用石墨烯与多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极,提高MFC的运行性能。【方法】以碳布为基底,采用滴涂法分别制备了刃天青/碳布(R/CC)、刃天青+石墨烯/碳布(R+GNS/CC)、刃天青+多壁碳纳米管/碳布(R+MWCNT/CC)、刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布(R+GNS+MWCNT/CC)四种阳极材料。【结果】在降解高氯酸盐的过程中,与刃天青/碳布(最高输出电压54 m V)相比,刃天青+石墨烯/碳布、刃天青+多壁碳纳米管/碳布和刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布阳极MFC最高输出电压分别为87、145、275 m V,分别提高了61.11%、168.52%、409.26%;高氯酸盐的还原速率也分别提高了59.1%、89.7%、147.3%。4种阳极的电化学交流阻抗(EIS)和塔菲尔(Tafel)测试发现,与刃天青/碳布阳极相比,刃天青+石墨烯/碳布、刃天青+多壁碳纳米管/碳布阳极活化内阻减小,电极反应速率提高,但刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布阳极的活化内阻更小,电极反应速率更快,同时4种阳极附着微生物胞外聚合物(EPS)分析表明,修饰过的阳极附着微生物数量增加,多糖减少,R+GNS+MWCNT/CC阳极变化最大,更有利于微生物传递电子。【结论】石墨烯、多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰MFC阳极可以减小活化内阻从而加快电子传递,进而提高MFC的性能。     

产电微生物及微生物燃料电池最新研究进展

新型产电微生物(Electricigens)的发现,使得微生物燃料电池概念的内涵发生了根本性的变化,展现了广阔的应用前景。这种微生物能够以电极作为唯一电子受体,把氧化有机物获得的电子通过电子传递链传递到电极产生电流,同时微生物从中获得能量而生长。这种代谢被认为是一种新型微生物呼吸方式。以这种新型微生物呼吸方式为基础的微生物燃料电池可以同时进行废水处理和生物发电,有望可以把废水处理发展成一个有利可图的产业,是MFC最有发展前景的方向。     

微生物燃料电池在毒性物质检测中的应用

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)利用微生物整体作为催化剂催化底物将化学能直接转化为电能,是一种极具应用前景的生物电化学技术。微生物在阳极氧化还原有机物产生电子并传递给阳极,电子通过外电路传递至阴极后将电子释放给阴极中的氧化剂,从而产生电流。当有毒物质进入MFC,微生物活性降低,电子传递量变少,电流降低,而电流的产生与微生物活性呈线性关系,据此可检测样品的毒性。本文主要介绍了微生物燃料电池在毒性物质抗生素、重金属离子、有机污染物、酸等方面的研究,并分析了微生物燃料电池存在的问题及未来研究方向,以期不久的将来微生物燃料电池能付之使用。     

强化产电微生物与电极间电子传递速率的研究进展

产电微生物是微生物燃料电池、电解池和电合成等微生物电化学技术(Microbial electrochemical technologies,METs)的研究基础。产电微生物与电极界面间的胞外电子传递(Extracellular electron transfer,EET)效率低以及生物被膜形成能力弱限制了METs在有机物降解、电能生产、海水淡化、生物修复和生物传感等方面的应用。因此,强化产电微生物与电极界面间的相互作用是过去几年的主要研究热点。针对近年的研究,本文系统概述了通过改造产电微生物来增强微生物-电极间相互作用的各种策略,重点分析了这些策略的适用性和局限性,并展望了强化产电微生物-电极界面作用在微生物电化学技术利用方面的研究前景。     

微嗜酸寡养单胞菌EFS1的产电性能及在污水处理中的应用

【背景】微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)作为一种新型的燃料电池资源,在产电的同时可应用于污水处理领域,达到资源最大化的目的。【目的】从MFC中分离获得一株可培养微生物,研究其产电特性及在污水处理中的微生物絮凝、重金属耐受、苯酚降解性能,为扩展产电菌资源库提供理论基础。【方法】利用WO_3纳米探针从MFC阳极中筛选获得一株具备产电和絮凝性能的菌株,命名为EFS1。运用循环伏安分析结合扫描电镜观测阳极电极;改变外电阻测定极化曲线和功率密度曲线。测定菌株的絮凝、重金属耐受及苯酚降解性能。【结果】经16S rRNA基因序列分析,结合形态学和生理生化鉴定菌株EFS1为微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)。菌株EFS1具有稳定的产电周期,周期电压最高可达300m V,功率密度可达56.25m W/m~2;扫描电镜发现菌株存在直接接触电极及分泌电子中介体传递电子的方式;MFC内阻为1 000Ω左右。有氧条件下菌株的絮凝率可达到70%,存在电子受体的无氧环境中可达到80%;该菌株还具有良好的Cd~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)耐受性及苯酚降解性能,在48 h、2–4 mg/L时苯酚降解率达到了100%。【结论】研究验证了产电菌EFS1具备絮凝能力、重金属耐受、苯酚降解的可能性,为产电菌的开发及污水处理方面提供理论依据。     

纳米材料修饰微生物燃料电池阳极的研究进展

阳极作为微生物燃料电池中的重要组成部分,其性能的高低显著影响着微生物燃料电池的产电性能。纳米材料具有导电性好、表面积大等优良特性。因此,纳米材料修饰阳极能够有效减小电极内阻、增大微生物的粘附量,从而显著提高微生物燃料电池的产电性能。本文首先简要介绍了微生物燃料电池中阳极修饰纳米材料的种类,然后重点归纳了不同纳米材料修饰阳极对微生物燃料电池产电性能的影响及其原因。最后对微生物燃料电池阳极修饰纳米材料和技术进行展望。     

微生物燃料电池内阻及其影响因素分析

微生物燃料电池(MFC)是一种通过微生物的催化作用将有机物中的化学能直接转化为电能的生物反应装置,研究表明内阻是限制微生物燃料电池产能的重要因素。本文对目前国内外有关微生物燃料电池内阻的研究成果进行了总结,系统介绍了微生物燃料电池内阻定义、构成和常用的微生物燃料电池内阻测定方法,重点分析了反应器、产电底物、产电微生物和操作条件等对微生物燃料电池内阻的影响,并结合已有的研究结果提出了降低内阻、提高微生物燃料电池产电性能的可行性方法。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统缓解生物堵塞试验研究

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)利用电极表面富集的电化学活性菌(Electrochemically Active Bacteria,EAB)对生物堵塞的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)进行降解,并通过产电过程中形成的微弱电场来抑制微生物胞外多糖大量分泌,可在一定程度上控制人工湿地(Constructed Wetland,CW)的生物堵塞。为此,研究将阴极和阳极电极分别嵌入垂直流人工湿地的不同深度位置处,构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统。通过比较开路和闭路耦合系统的孔隙率、过水速率以及净化效果,评价CW-MFC系统的堵塞延缓能力。结果表明:相较开路系统,闭路系统的过滤速率增幅较大,孔隙率的降幅较小,在一定程度上缓解了堵塞。闭路系统对TN和NH4+-N的去除率显著高于开路系统。嵌入电极形成的CWMFC系统可原位缓解堵塞,有较好的应用潜力。     

铁还原菌在水资源再生与能源转化领域的研究进展

铁还原菌是一种典型的异化金属还原菌,广泛分布于海洋沉积物、陆地深地层等自然环境,该类细菌可以将铁氧化物中的Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),在铁、碳的生物地球化学铁循环中发挥重要作用。铁还原菌的末端电子不局限于Fe(Ⅲ),还可以是其他高价金属、有机污染物,可用于土壤、地下水的污染修复和毒性削减。在微生物电化学系统中,铁还原菌氧化有机物产生的电子直接传递给电极,可以产生电能。基于这种独特的胞外电子传递方式,衍生出了微生物燃料电池、微生物电解池、微生物脱盐电池、微生物燃料电池耦合芬顿反应以及光催化微生物燃料电池,常用于微生物发电、生物传感器、生物制氢、定向发酵、海水淡化、生物脱盐和污染物分解矿化。本文从异化铁还原菌的代谢机制、微生态作用、环境修复、水资源再生与能源转化四个方面,综述了铁还原菌的作用原理及国内外研究现状,分析论述了目前亟需解决的关键问题和未来的研究方向,以期为铁还原菌的基础理论研究和应用技术研发提供参考。     

沉积型海底微生物燃料电池构建及其影响因素研究

海底微生物燃料电池具有底物丰富、可长期运行、维护成本低和环境友好等特点,具有很好的研究价值和广阔的发展前景。但由于其低的功率密度输出和长期运行的不稳定性,使海底微生物燃料电池尚未得到广泛地实际应用。选取海底沉积泥用于实验室构建的海底微生物燃料电池装置中,比较了在不同阳极材料、阴阳极面积比、阳极修饰、阳极泥下深度条件下海底微生物燃料电池的功率密度输出及其电化学性能,得出最佳的海底微生物燃料电池阳极材料为碳毡;阴极及电极最佳面积比为1∶1;最佳阳极修饰为氨水浸渍;最佳阳极泥下深度为2 cm。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

Entwicklungsgeschichte und Ultrastruktur von Pollenkitt und Exine bei nahe verwandten entomophilen und anemophilen Angiospermensippen derAlismataceae,Liliaceae, Juncaceae,Cyperaceae, Poaceae undAraceae

Some closely related members of the monocotyledonous familiesAlismataceae, Liliaceae, Juncaceae, Cyperaceae, Poaceae andAraceae with variable modes of pollination (insect- and wind-pollination) were studied in relation to the ultrastructure of pollenkitt and exine (amount, consistency and distribution of pollenkitt on the surface of pollen grains). The character syndromes of pollen cementing in entomophilous, anemophilous and intermediate (ambophilous or amphiphilous) monocotyledons are the same in principal as in dicotyledons. Comparing present with former results one can summarize: 1) The pollenkitt is always produced in the same manner by the anther tapetum in all angiosperm sub-classes. 2) The variable stickiness of entomophilous and anemophilous pollen always depends on the particular distribution and consistency of the pollenkitt, but not its amount on the pollen surface. 3) The mostly dry and powdery pollen of anemophilous plants always contains a variable amount of inactive pollenkitt in its exine cavities. 4) A step-by step change of the pollen cementing syndrome can be observed from entomophily towards anemophily. 5) From the omnipresence of pollenkitt in all wind-pollinated angiosperms studied one can conclude that the ancestors of anemophilous angiosperms probably have been zoophilous (i.e. entomophilous) throughout.

     

Identification and Characterization of the First Equine Parainfluenza Virus 5

正Dear Editor,Parainfluenza virus 5 (PIV5), known as canine parainfluenza virus in the veterinary field, is a negative-sense,nonsegmented, single-stranded RNA virus belonging to the Paramyxoviridae family (Chen 2018). The virus was first reported in primary monkey kidney cells in 1954 (Hsiung1972), then it has been frequently discovered in various