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水泥基材料中Ca^(2+)对矿化微生物的碳酸酐酶产量、活性和矿化的影响

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材料导报 2024年第8期38卷 131-136页

作者：张俊杰陈燕强钱春香东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学绿色建材与固碳研究中心南京211189 中国建筑行业微生物矿化技术重点实验室南京211189 东南大学江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

本工作针对一种适用于水泥基材料的耐碱矿化微生物,研究了水泥基材料中Ca^(2+)浓度变化(0~5 mmol/L)对矿化微生物的产酶量、碳酸酐酶活性以及诱导CaCO_(3)矿化能力的影响。对分离纯化不同Ca^(2+)浓度菌液中的碳酸酐酶进行酶产量测定,并... 详细信息

本工作针对一种适用于水泥基材料的耐碱矿化微生物,研究了水泥基材料中Ca^(2+)浓度变化(0~5 mmol/L)对矿化微生物的产酶量、碳酸酐酶活性以及诱导CaCO_(3)矿化能力的影响。对分离纯化不同Ca^(2+)浓度菌液中的碳酸酐酶进行酶产量测定,并通过测定矿化微生物的细菌生长曲线和单菌产酶量分析Ca^(2+)浓度对其的影响机理;基于酯酶法测定不同Ca^(2+)浓度下碳酸酐酶的活性,并利用FTIR测定官能团,分析二级结构变化和氢键变化,进而得到Ca^(2+)浓度对碳酸酐酶活性的影响机理;最后基于热重分析不同Ca^(2+)浓度溶液中矿化微生物的诱导矿化能力,并测定矿化产物晶形。试验结果表明,当Ca^(2+)浓度为2.5 mmol/L时,矿化微生物生长增殖最快,单菌产酶量最高,因此整体酶产量最高;碳酸酐酶活性在Ca^(2+)浓度为5 mmol/L时达到最大值,但Ca^(2+)会破坏碳酸酐酶结构的有序性;当Ca^(2+)浓度为5 mmol/L时,矿化微生物的诱导矿化能力最强,矿化3 d后Ca(OH)_(2)向CaCO_(3)的转化率达到82.67%,且得到的CaCO_(3)晶体形貌主要为球状或椭圆状。

关键词：矿化微生物碳酸酐酶酶产量酶活性诱导矿化

结构相变引起单层RuSe载流子迁移率的提高

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物理学报 2024年

作者：陆康俊王一帆夏谦张贵涛陈乾东南大学物理学院量子材料与信息器件教育部重点实验室

过渡金属二硫族化合物（TMDs）是二维材料家族中的重要成员,具有丰富多样的晶体结构和物理特性,是近年来在科学研究和器件应用领域关注度较高的材料之一。本文通过第一性原理计算研究了单层RuSe2的结构和相变,在确定其基态为二聚相（T'... 详细信息

过渡金属二硫族化合物（TMDs）是二维材料家族中的重要成员,具有丰富多样的晶体结构和物理特性,是近年来在科学研究和器件应用领域关注度较高的材料之一。本文通过第一性原理计算研究了单层RuSe2的结构和相变,在确定其基态为二聚相（T'相）的同时,发现该材料存在能量相近的三聚相（T'"相）。我们分别从动力学和热力学角度预测了该晶相结构的稳定性。结合相变势垒的计算和分子动力学模拟,我们预测在室温下对T'相结构施加较小的应力就可以实现晶格从T'相到T'"相的转变。相变后的能带结构以及载流子迁移率都发生了明显的改变,其带隙由1.11 eV的间接带隙转变为0.71 eV的直接带隙,载流子迁移率有了大幅的提升,空穴迁移率达到了3.22×10～3 cm2·V-1·s-1。我们的工作对比研究了RuSe2单层中可能共存的两种畸变相,分析了不同晶相的电子结构和迁移率,为实验上研究二维RuSe2材料及其在未来器件中的应用提供了理论依据。

关键词：二硒化钌结构相变载流子迁移率第一性原理计算

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长余辉陶瓷材料的研究进展

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 1065-1081页

作者：周子涵周天元田吻郑欣雨王思晴邱凡陈东顺邵岑康健陈浩张乐江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室江苏徐州221116 江苏锡沂高新材料产业技术研究院江苏徐州221400 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100

长余辉陶瓷具有物理化学性能稳定、余辉亮度高等优势,在应急指示、生物成像、光学存储等领域受到了广泛关注,其中长余辉透明陶瓷凭借其“体积效应”,有利于获得发光均匀性好、亮度高、余辉时间长的长余辉发光,具有较好的发展前景。本文... 详细信息

长余辉陶瓷具有物理化学性能稳定、余辉亮度高等优势,在应急指示、生物成像、光学存储等领域受到了广泛关注,其中长余辉透明陶瓷凭借其“体积效应”,有利于获得发光均匀性好、亮度高、余辉时间长的长余辉发光,具有较好的发展前景。本文回顾了各类长余辉陶瓷特别是长余辉透明陶瓷的国内外研究进展,阐述了长余辉陶瓷的制备工艺及其陷阱深度和余辉性能的调控方式,总结了长余辉陶瓷面临的主要问题并展望了其发展趋势。

关键词：长余辉陶瓷透明陶瓷陷阱深度余辉性能体积效应

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新型高增益氟硫改性磷酸盐光纤及L波段光纤激光

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 655-664页

作者：朱金钟姬瑶黎仲贤耿鑫张勤远华南理工大学物理与光电学院发光材料与器件国家重点实验室广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室广州510640

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发... 详细信息

L波段(1565~1625 nm)激光是光通信信道容量拓展、测风雷达、生物气溶胶检测等领域发展的迫切与重大需求.稀土离子掺杂的高增益有源光纤是L波段光纤激光器的核心增益介质和关键科学难题.然而,目前石英有源光纤存在稀土离子溶解度低、发光效率低、增益系数低等问题,严重制约着光纤激光器的性能提升.因此,探索在L波段具有优异放大能力的新型高增益介质是该领域的主要挑战之一.本文报道了一种新型Er^(3+)/Yb^(3+)共掺氟硫改性磷酸盐(FSP)激光玻璃光纤及其L波段光纤激光输出.结果表明,FSP玻璃光纤为稀土离子提供了丰富的配位环境,具有高增益与宽带宽的特性.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP玻璃光纤品质因子为5.7×10^(-23)s cm^(2),增益带宽为49.7×10^(-27)cm^(3),峰值净增益系数达5.3 dB cm^(-1)@1540 nm,在1600 nm波段的增益系数可达2.4 dB cm^(-1).基于超短长度(1 cm) FSP光纤即可实现中心波长为1617 nm的L波段激光输出.此外,FSP玻璃光纤还具有弹性模量高(>80 GPa)、抗析晶稳定性好(>200℃)和化学稳定性强(溶解速率材料提供了解决方案.

关键词：激光玻璃磷酸盐光纤氟硫改性磷酸盐光纤光纤激光器

液体注入表面（LIS）在防污领域的研究进展

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表面技术 2024年

作者：张强夏雅阁杨中天余新泉张友法东南大学材料科学与工程学院国家船舶材料质量检验检测中心(江苏) 东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室

生物污损在船舶及海洋工程、食品工程、医疗卫生等领域广泛存在，会造成严重危害及巨大经济损失，成为亟须解决的难题之一。大自然中有很多动植物的表皮或表面具有防污作用，带给人们设计和创作的灵感。受猪笼草启发的液体注入表面(LIS... 详细信息

生物污损在船舶及海洋工程、食品工程、医疗卫生等领域广泛存在，会造成严重危害及巨大经济损失，成为亟须解决的难题之一。大自然中有很多动植物的表皮或表面具有防污作用，带给人们设计和创作的灵感。受猪笼草启发的液体注入表面(LIS)因其具有优异的疏液性、超低粘附性、自修复性、无毒性等优势，近年来在防污领域受到越来越多研究者的关注。本文介绍了LIS表面的构建原则和制备方法，包括LIS制备过程中基底的选择和制备工艺、基底修饰剂的选择及化学改性方法、润滑剂的选择及润滑剂注入工艺等。综述了LIS表面在防污领域的应用研究进展。最后，指出了目前LIS表面应用研究中所存在的问题并提出了进一步研究的建议，旨在为发展高效、绿色、广谱的防污表面提供参考。

关键词：液体注入表面(LIS) 制备工艺机理防污润滑剂

有机电化学晶体管及其在生物电子学领域的应用进展

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中国科学：化学 2024年第4期54卷 594-618页

作者：陈子琛陈帅张秀娟揭建胜苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM) 江苏省碳基功能材料与器件高技术研究重点实验室苏州215123

有机电化学晶体管(organic electrochemical transistor,OECT)具有高跨导、低工作电压和高灵敏度等特点,在逻辑电路、传感器件、健康检测和仿生电子等领域显示出广泛的应用潜力.OECT器件采用独特的液态电解液结构,赋予其优异的水介质稳... 详细信息

有机电化学晶体管(organic electrochemical transistor,OECT)具有高跨导、低工作电压和高灵敏度等特点,在逻辑电路、传感器件、健康检测和仿生电子等领域显示出广泛的应用潜力.OECT器件采用独特的液态电解液结构,赋予其优异的水介质稳定性和生物兼容性,能够将微弱的离子和生物信号放大并转换为电学信号输出,因此在生物电子学领域具有内在的应用优势.本文综述了近年来OECT器件在生物电子学领域的研究进展与发展现状,从OECT器件的结构和工作原理出发,重点介绍了OECT技术在生物生理信号监测、生物化学传感和仿生神经形态方面的应用进展,最后讨论了OECT技术在生物电子学领域中仍存在的关键挑战和未来发展方向.

关键词：有机电化学晶体管生理学信号监测生物化学传感器仿生电子离子掺杂

生物−电催化转化二氧化碳的高值化利用研究进展

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2472-2489页

作者：解佳乐张天宇彭章頔林日琛肖睿东南大学能源与环境学院江苏南京211102 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京211102

中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为... 详细信息

中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑。电催化和微生物转化是利用CO_(2)生成可再生燃料及化学品的重要途径。电催化还原CO_(2)反应速率快,但产物种类多限于C_(1)和C_(2)的产物。微生物固定CO_(2)产物选择性高、多碳产物种类多,但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长。将电催化还原CO_(2)和微生物转化耦合,可充分发挥两者的优势,有望实现高效制备高价值的多碳产物。分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO_(2)的反应原理和典型产物,讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原CO_(2)的影响,总结了微生物固定CO_(2)的微生物种类和生物代谢路径;综述了原位耦合和异位耦合2种电催化−微生物转化技术的耦合方式,概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等。最后,对比了不同耦合方式的技术成熟度,并从电催化还原CO_(2)催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望。

关键词： CO_(2)转化电催化微生物转化耦合电催化与微生物转化

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高效稀土上转换纳米晶体合成

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 981-989页

作者：王睿梁高林东南大学数字医学工程全国重点实验室南京211189 东南大学生物科学与医学工程学院南京211189 邯郸诺曼科技有限公司邯郸057750

详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法... 详细信息

详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法能够获得粒径均一的纳米晶体,但需要使用预先制备的金属前驱体.晶种介导的高温生长法和阳离子交换法均可优化晶体的形貌与功能,易获得尺寸分布均一、光学性能优异的上转换纳米晶体.通过主体材料优化、纳米晶体结构设计和仿真设计指导等方法,可以有效提高纳米晶体的发光效率,优化后合成的纳米晶体在生物成像和疾病诊断中展示出良好的应用前景.

关键词：上转换纳米晶体发光性能优化纳米晶体合成水热法阳离子交换法

CuMn_(2)O_(4)/石墨炔S型异质结上锚定氧化助催化剂促进曙红敏化光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 88-103页

作者：杨成李鑫李梅梁桂杰靳治良北方民族大学化学与化学工程学院宁夏太阳能化学转化技术重点实验室国家民委化学工程与技术重点实验室宁夏银川750021 华南农业大学能源植物资源与利用农业农村部重点实验室生物质工程研究所广东广州510642 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室湖北襄阳441053

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面... 详细信息

半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面电子和空穴的分离,并且其协同效应可促使更多载流子流向相应的助催化剂位点而增强光催化性能.因此,同时构建异质结及合适的氧化位点成为解决光生电子-空穴对有效分离及利用的重要研究方向.本文报道了一种同时构建S型异质结和氧化位点促进CuMn_(2)O_(4)光生电子-空穴对有效分离及利用的可行性策略.虽然在制备CuMn_(2)O_(4)的过程中通过调控制备温度能够自身诱导生成具有氧化能力的Mn_(2)O_(3)来作为氧化位点,但是只存在氧化位点时不能很好地克服光生电子-空穴对的重组现象而导致光催化活性较低.基于此,本文巧妙地利用CuMn_(2)O_(4)自身诱导生成氧化位点的特性并引入石墨炔还原端而构建S型异质结,在氧化位点及S型异质结同时存在的情况下增强光生电子的有效转移.此外,在自身诱导生成氧化位点和S型异质结的协同作用下,促进了复合光催化剂中的光生电子和光生空穴精确定向迁移到相应的还原位点和氧化位点.傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实成功制备了石墨炔.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)等结果表明,成功制备了600-CuMn_(2)O_(4)/GDY-40%(6-CG-40%)样品(600°C焙烧,石墨炔质量百分含量为40%).经过组分优化的复合光催化剂6-CG-40%的催化性能达到1586.54μmol g^(‒1)h^(‒1),是CuMn_(2)O_(4)(106.73μmol g^(‒1)h^(‒1))和石墨炔(70.57μmol g^(‒1)h^(‒1))产氢活性的13.86倍和21.48倍高.利用UV-vis光谱、电化学性能和接触角测试等分析6-CG-40%复合光催化剂产氢性能提升的原因,并通过密度泛函理论计算和相关实验表征验证Mn_(2)O_(3)作为氧化助催化剂的合理性.结果表明,原位诱导生成的Mn_(2)O_(3)氧化助催化剂和引入石墨炔构建的S型异质结有效抑制了光生电子-空穴对的复合,从而优化了光生载流子转移效率,最终增强了曙红敏化6-CG-40%光催化析氢性能.综上所述,在控制诱导因子原位生成Mn_(2)O_(4)氧化助催化剂的基础上引入石墨炔还原端构建了S型异质结,在助催化剂与异质结两者的协同作用下极大程度地改善了光生电子-空穴对的严重复合现象,这项工作为解决光催化制氢领域中制约光催化剂制氢能力的关键问题提供了可行性思路.

关键词：石墨炔氧化助催化剂电荷分离 S型异质结光催化制氢