微生物燃料电池阳极电极的新型材料与修饰方法

近年来,微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs)发展迅速,然而其功率输出仍然较低,其主要限制因素为接种物的活性及电极材料的选择.阳极电极常被作为有效的微生物载体,并介导电子的快速传递;因此使用新型的电极材料或修饰方法将成为提高MFC效率的重要手段.根据材料的物理特性及改性方法,将阳极电极材料划分为5类:修饰后的传统碳电极材料、石墨烯修饰电极材料、天然生物质电极材料、碳纳米管修饰电极材料以及金属修饰电极材料,并着重介绍了其中的热点——石墨烯修饰电极材料与碳纳米管修饰电极材料.通过分析,归纳出部分能够促进微生物燃料电池电化学表现的优异性能,例如强导电性、生物相容性、高比表面积及耐腐蚀性等;同时,修饰过后的纳米材料、石墨烯材料及三维大孔材料将成为日后的研究重点.未来,研究者们在选择电极材料的时候,应当同时考虑性能的差异性和成本的可控性.人们只有将新材料及改性方法投入到实际的大规模应用中,才能合理有效地实现废水处理及生产清洁能源的目的.(图6表5参117)     

青藏高原青稞B组醇溶蛋白遗传多样性研究

报道了青藏高原青稞B组醇溶蛋白的遗传多样性.在66份青藏高原青稞材料中,共有15种不同条带、29种不同条带组合,表明青藏高原青稞材料具有丰富的多态性.不同来源的群体材料间遗传多态性存在差异,西藏育成品种的多态性略低于四川农家品种,人工选择使其遗传多态性减弱.聚类分析将材料分成3组,材料聚类与材料来源地没有明显的相关性.图3表5参26     

水稻砷耐性差异及砷高耐性材料的筛选

为探讨不同水稻材料对砷吸收、积累的差异性,聚类筛选获取砷高耐性材料,以85份水稻亲本材料为研究对象,通过水培实验,分析砷处理下不同水稻植株生长性状和砷积累特征,比较不同水稻材料的砷耐性和砷积累量差异,并以3种耐性指数为指标,综合筛选砷高耐性材料.结果表明:(1)与对照相比,砷处理下水稻的生物量、总根长和株高受到不同程度的抑制.水稻地上部砷含量和积累量在2 mg/L砷处理下最大值分别是最小值的7.41倍和18.21倍,而在8 mg/L砷处理下最大值分别是最小值的10.01倍和49.90倍,说明材料间耐性差异显著,有利于砷高耐性水稻材料的筛选.(2)综合3种耐性指数进行聚类分析,得到华航35号、五山丰占、蒲江抗源-5-2、CHETUMALA-86、雅康2A和雅康3A等6种砷高耐性材料以及雅恢2119、Wxj-74、Wxj-380、MR183-2和IR28153等5种砷低耐性材料.在2 mg/L砷处理下,砷低耐性材料平均砷含量、积累量和生物量分别为高耐性材料的3.11、1.71和0.49倍,8 mg/L砷处理下,砷低耐性材料分别为高耐性材料的1.85、1.34和0.77倍,说明高耐性材料较低耐性材料能更好适应砷胁迫.(3)高砷浓度处理下的水稻地上部平均砷含量和积累量显著高于低砷浓度处理;两类耐性水稻材料在砷处理下地上部平均砷含量、积累量和生物量差异显著,表现为高耐性材料平均砷含量、积累量显著低于低耐性材料,而生物量显著高于低耐性材料.综上所述,通过不同砷浓度处理,根据耐性指数差异进行聚类,得到6种砷高耐性材料,可作为砷抗性育种的亲本材料,可为中轻度砷污染农田水稻生产提供砷耐性种质资源.     

水稻镉高积累材料的筛选及其镉积累特征研究

由于当前土壤Cd污染问题日益严重,筛选获得水稻Cd高积累材料,研究水稻Cd高积累材料对Cd的积累特征,为Cd污染农田修复提供理论依据。采用Cd污染农田土壤进行大田试验,以56份水稻材料为研究对象,以水稻地上部生物量和Cd含量为筛选指标,筛选出水稻Cd高积累材料,并分析其Cd积累特征。(1)当大田土壤Cd含量为13.89 mg·kg-1时,56份水稻材料地上部Cd含量和Cd积累量在分蘖期(变异系数CV=44.05%和变异系数CV=50.21%)和孕穗期(变异系数CV=23.57%和变异系数CV=28.62%)均存在极显著差异。(2)以分蘖期和孕穗期水稻地上部Cd积累量、生物量和富集系数为筛选指标,采用聚类分析方法,当聚类距离为14.62(分蘖期)和12.48(孕穗期)时,将水稻材料按Cd积累能力由高到低划分为Cd高积累材料、Cd中积累材料和Cd低积累材料。(3)Cd高积累材料地上部和整株生物量在分蘖期和孕穗期均显著大于Cd中积累材料,其在孕穗期地上部和整株生物量分别达835.66和994.59 g·m-2。Cd高积累材料地上部Cd积累量在孕穗期显著高于Cd中积累材料和Cd低积累材料;其整株Cd积累量在分蘖期和孕穗期均显著高于Cd中积累材料和Cd低积累材料。(4)Cd高积累材料在分蘖期和孕穗期富集系数和转移系数均大于Cd中积累材料和Cd低积累材料。通过筛选得到的水稻Cd高积累材料(GR泸17/548//泸17_9、GR548/明63//527_1、GR泸17/IRBN95-199_1、GR泸17/548//泸17_7、GR泸17/IRBN92-332//泸17_1、GR泸17/548//泸17_3、GR泸17/IRBN92-332//527_8)具备Cd富集植物的特征,可用于Cd污染农田土壤的修复。     

广州市酸沉降对材料破坏的经济损失估算

大气中的酸性物质对材料的破坏是酸沉降经济损失中的重要部分。简要说明了材料损失的计算方法,并以2001年为基准年,选择了广州市作为代表性城市,运用材料损伤函数和材料使用寿命公式对建筑材料及自行车的经济损失进行了估算,使酸沉降的破坏作用达到定量化。     

锌胁迫下马蔺种质材料的耐受性与生理响应

采用盆栽砂培试验,设置5种不同浓度锌(Zn)处理(0、50、150、450、900 mg/kg),对16份野生马蔺种质材料苗期株高、存活率、地上生物量、地下生物量以及叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量等生长和生理指标进行测试分析,旨在揭示其在Zn胁迫下的耐锌能力及生理响应规律.结果表明,随着Zn浓度的升高,16份马蔺种质材料苗期的相对存活率,9份材料的相对株高和相对地下生物量,5份材料的相对地上生物量均呈显著下降趋势,其他材料的相对株高、相对地上生物量和相对地下生物量呈先升后降趋势;经聚类分析法和标准差系数赋予权重法的综合评价,筛选出耐锌能力较强的材料有7份(BJCY-ML014、BJCYML017、BJCY-ML032、BJCY-ML022、BJCY-ML007、BJCY-ML005、BJCY-ML019),耐锌能力较弱的材料有3份(BJCYML035、BJCY-ML029、BJCY-ML004),其余材料为耐锌能力中等.随着Zn胁迫浓度的增加,马蔺叶片中SOD、POD活性和可溶性蛋白含量均呈先升后降的趋势,但耐锌能力较强的材料变化幅度较平缓,而耐锌能力中等和较弱的材料变化幅度较急剧;Zn胁迫处理对叶片中丙二醛(MDA)含量也有显著影响,不同材料间变化差异明显.以上结果表明,16份马蔺种质材料对锌胁迫的耐受性存在显著差异,强耐锌性马蔺种质材料在重金属锌胁迫下受到的伤害较轻,在Zn~(2+)污染土壤种植马蔺时要根据污染程度合理选用种质材料.     

用于CO_2捕集的金属有机框架(MOFs)材料改性研究进展

CO_2作为全球变暖和气候变化的主要责任者,它的减排刻不容缓.多孔材料吸附被认为是目前最具潜力的CO_2捕集方法之一.在众多多孔吸附剂中,金属有机框架(MOFs)材料因高孔率、可调性等特点在气体捕集方面具有显著优势.本文综述了MOFs材料用于CO_2捕集的研究进展,阐述了为提高CO_2吸附容量与吸附选择性的MOFs材料的多种改性方法.简单介绍了MOFs材料的循环再生性以及在CO_2吸附过程中抗杂质气体的稳定性,并对MOFs材料作为吸附剂应用于实际气源的前景进行了展望.     

硅基微/介孔材料吸附二硫化碳(CS_2)的性能

以聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,在不同的PMHS:TEOS质量比条件下合成了一系列具有微/介孔硅基材料.N2吸/脱附表征显示该材料具有微/介孔双孔分布的结构特征和较高的比表面积,并且随着PMHS:TEOS质量比的变化而变化.其中,当PMHS:TEOS质量比为1:3时硅基微/介孔材料具有最大的比表面积,达到783m·2g-1.XRD表征结果显示,该材料是无定形材料.材料对二硫化碳(CS2)的吸附性能的研究结果表明,PMHS:TEOS质量比为1:3合成的硅基微/介孔材料对CS2的吸附量最大,静态吸附量达到762.76mg·g-1,动态吸附穿透时间达到35min.再生实验表明材料再生性良好,可重复使用。     

赤泥基零价铁类芬顿降解罗丹明B和磺胺嘧啶的催化性能

为了有效去除废水中的有机污染物和实现赤泥(RM)的再利用,利用废弃活性炭(WAC)作为碳源,通过还原焙烧-磁选二步法制备了赤泥基零价铁(ZVI/RM)材料作为类芬顿催化剂催化氧化废水中常见的有机污染物罗丹明B (RhB)和磺胺嘧啶(SD).材料表征结果表明,零价铁均匀分布在材料上,且材料具有明显的介孔结构.当初始pH为...     

基于线性溶解能关系预测污染物在被动采样材料与环境介质之间的分配系数

半透膜采样装置(SPMD)作为一种重要的被动采样器,被用于监测有机污染物的环境水平.SPMD的采样材料是置于低密度聚乙烯"口袋"中的三油酸甘油酯.根据有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(包括被动采样材料/空气分配系数K(sA).和被动采样材料/水分配系数K(sw))值,可估算SPMD的采样速率,也可计...     

典型室内装饰装修材料异味污染物释放和异味活性分析

为研究典型的室内装饰装修材料对室内空气质量的异味贡献程度,采用大体积顶空-三级冷阱预浓缩-气相色谱质谱联用法对典型的7大类室内装饰装修材料异味污染物(内墙涂料、皮革、家具、水性木器漆、胶黏剂、地毯、壁纸)进行定性定量测定.同时对这7大类56种材料的异味活度进行了分析,比较了各类材料的异味释放特点.     

有机胺调控的CO2吸附材料的研究进展

当前,CO_2排放量急剧增加,空气中CO_2浓度正逐年增大.利用固体材料进行CO_2吸附可以实现CO_2减排的目的.CO_2吸附剂中,有机胺调控的固体材料因具有吸附量较大、对设备腐蚀性较小等特点而备受关注.然而,目前所报道的大部分有机胺调控的固体材料中N原子利用率较低,吸附速率较慢.在CO_2吸附体系中引入水分,使其参与CO_2捕集,有利于提高CO_2与氨基的反应摩尔比,增大N原子利用率,提高CO_2吸附性能.将含羟基的聚合物引入至有机胺调控的CO_2吸附材料之中,也可以获得相似的效果.本文综述了近年来有机胺调控的CO_2吸附材料的设计及"构-效"关系,具体包括有机胺调控的氧化物、多孔碳材料、硅基分子筛和金属-有机框架材料的合成及CO_2吸附机理.同时,展望了有机胺调控的CO_2吸附材料面临的科学挑战及发展机遇.     

博物馆藏展材料中挥发性有机酸的快速采样及检测方法研究

Oddy Test法是目前博物馆通用的藏展材料筛选方法,它是一种模拟博物馆藏展材料挥发降解过程的金属加速腐蚀试验法,广泛应用于博物馆藏展材料的实用性评估,具有易辨别,只需目测即可判断腐蚀情况;简易,不需要特殊设备;     

油茶籽壳炭微球及其改性物对水中全氟辛烷磺酸盐(PFOS)的吸附

基于废弃油茶籽壳制备了4种炭材料,并应用于对水中全氟辛烷磺酸盐(PFOS)的吸附性能研究.以油茶籽壳生物质为碳源,首先通过水热碳化法制备了胶质炭微球并进一步对炭微球分别进行了退火、KOH浸渍扩孔和KOH研磨扩孔改性,然后将所制备的4种炭材料应用于水中PFOS的吸附去除,并对其吸附机理进行了探讨.吸附动力学结果表明,4种炭材料对PFOS吸附均符合拟二级动力学模型(R2≥0.994),吸附平衡时间分别为2 h、1 h、6 h和2 h.溶液p H值对KOH研磨炭材料的吸附性能影响较小,而对其它3种材料影响较大,4种炭材料对PFOS吸附的最佳p H值分别为2—3、3、2、2—10.4种炭材料对PFOS的吸附均符合Langmuir吸附模型(R2≥0.988),最大吸附量分别为14.4、17.8、223.7、3658.9 mg·g-1.4种炭材料对PFOS的吸附均倾向于单分子层的化学吸附过程,材料的比表面积为影响吸附量的最主要因素,其对PFOS的吸附主要依赖静电作用和疏水作用.     

废弃膨润土制备碳纳米材料及其吸附性能

将吸附结晶紫后的废弃膨润土在氮气保护下600℃加热3 h,用HF和HCl洗掉其中的膨润土片层,得到了一种新型碳纳米材料.对碳材料进行了XRD、TEM、N2吸附-脱附表征,研究结果显示,该材料石墨化程度较高,其2θ角在26.1°处有明显的峰衍射,接近于石墨烯在26.48°的峰;TEM表征结果显示碳材料为薄层皱褶结构.N2-BET测得所制材料比表面积为77.6 m2·g-1.对比了该碳材料和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性膨润土以及减电荷四甲基氯化铵(TMA)改性膨润土常温下吸附硝基苯的效果,发现该材料对硝基苯吸附效果远胜于两种改性膨润土.吸附热力学实验显示吸附过程为放热和熵减少的自发过程.     

免模板法合成高纯介孔氧化镁纳米抗菌剂

通过尿素和四水合乙酸镁的水热沉淀反应合成了多孔碳酸镁纳米带,再经高温煅烧制备了高纯度介孔氧化镁纳米颗粒.对所得材料进行了结构性质的表征,并利用最小抑菌浓度试验、抑菌圈试验、和摇瓶灭活试验考察了该材料对常见致病菌的抗菌活性.结果表明,该材料平均粒径为50 nm,含有许多直径约为3 nm的介孔,比表面积可达193.7 m~2·g~(-1),并赋予材料大量的缺陷位点和较高的抗菌活性,500 mg·L~(-1)的材料在24 h内对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌可达到99.9%的杀菌百分率.此外,X射线晶体衍射、元素组成分析和X射线光电子能谱分析证实,以尿素和乙酸镁为前体,可以获得高纯度纳米氧化镁材料.     

含银掺氮碳材料在饮用水体系的抑菌作用

以对苯二胺和乙二醛反应生成的一种希夫碱碳氮聚合物为基材,添加Ag NO3,使Ag+与该聚合物中N原子配位形成一种复合材料,此材料高温碳化形成了一种新的含银掺氮碳材料.X射线衍射(XRD)结果显示了该复合材料中单质纳米银的存在;透射电子显微镜(TEM)显示有纳米银线的存在;傅立叶红外波谱(FTIR)证实此碳材料中—NH2、C—C、CC及CN随着温度升高而降低,银在800℃以上时被原位还原为银单质;X射线光电子能谱(XPS)表明材料中存在氮和银,银和氮有一定相互作用.该碳材料应用于饮用水,研究其对大肠杆菌(E.coil)的抑菌性能.发现希夫碱与Ag的物质的量之比为1∶0.8,材料的炭化温度为800℃时,此材料可具有1.54-log以上的对数去除率.实际水样的应用抑菌测试也显示出令人满意的抑菌效果,而且抗银流失性能满足国家饮用水标准GB5749-2006.     

碳基材料对有机污染物环境行为的影响研究进展

碳基材料在材料、环境、能源、电化学等领域广泛应用,对人类生活和经济发展有重要的作用,在环境治理方面,由于其独特的理化性质,它能够有效吸附去除环境中的有机污染物.这些碳基材料中普遍存在大量、稳定的自由基(carbonaceous material free radical,CMFRs),当有机污染物在与碳基材料相互作用时,两者之间除了吸附行为,还存在有机污染物的降解,忽略该过程势必引起对碳基材料功能辨别上的偏差,也导致对有机污染物环境行为描述的不充分.本文综述了有机污染物在碳基材料上的吸附和降解的研究现状,并对系统研究其对有机污染物吸附和降解过程提出了展望.     

我国农用稀土光转换材料研究进展

概述了近年来我国农用稀土光转换材料的研究进展及目前存在的问题.重点介绍了转光剂的类型及研究现状,展望了稀土光转换材料的发展前景.     

掺S三维石墨烯气凝胶对水中铅离子的电吸附去除

利用NaHSO_3作为还原剂制备石墨烯气凝胶(graphene aerogels,GAs),利用二硫苏糖醇作为掺杂剂以及还原剂制备掺硫石墨烯气凝胶(Sulfur-doped graphene aerogels,SGAs).通过表征可以看出,与GAs电极材料相比,SGAs电极材料具有更大的比表面积以及孔径分布,更有利于电吸附去除溶液中的Pb~(2+).对比研究在不同工作电压、进水溶液的浓度以及进水流量三个实验条件下两种材料的电吸附性能,在工作电压为1.2 V时SGAs电极具有最好的去除率为36.29%.当进水流量为15 m L·min~(-1)时SGAs与GAs均具有最高的去除率,分别为37.8%、34.1%.在不同进水浓度下,SGAs的去除率均比GAs电极材料去除率高.两种电极材料在不同进水浓度下均满足进水Pb~(2+)离子的浓度越高,吸附量越高.同时经过10次的吸附/脱附电吸附循环实验可以看出两种材料均具有较好的循环再生性能.