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纳米纤维复合材料的离子传输动力学调控及其电化学应用

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高分子学报 2024年第5期55卷 509-531页

作者：贾绪平李晓晓缪月娥刘天西东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室无锡214122

纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中.电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程,而纳米纤维的结构形态以及表/界面性... 详细信息

纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中.电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程,而纳米纤维的结构形态以及表/界面性质对于离子传输动力学具有重要影响.因此,本文针对新型储能电池应用中离子传输动力学缓慢、中间产物如多硫阴离子等易穿梭,以及负极枝晶生长等关键科学与技术问题,综述了纳米纤维复合材料的创新性设计和制备方法;进一步结合本课题组近期工作重点,阐述了纳米纤维复合材料的组成与结构调控对锂电池中离子传输动力学的优化作用;最后,总结了纳米纤维复合材料在锂电池正负极、隔膜、电解质等领域的应用进展,并讨论了其在新型储能设备领域的挑战和未来发展前景.

关键词：纳米纤维纳米复合材料静电纺丝离子传输动力学电化学性能

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复合益生菌后生元的功效及有益代谢产物的研究

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食品工业科技 2024年第12期45卷 160-168页

作者：钟智徐维那郭帅路镜达邱景良王记成内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010018

为了研究复合益生菌后生元的功能和作用机制,本研究以副干酪乳酪杆菌ProSci-101和青春双歧杆菌B8589复合发酵的后生元为研究对象,利用代谢组学技术分析了复合益生菌后生元的有益代谢产物。结果显示,复合益生菌后生元的抑菌能力和抗氧化... 详细信息

为了研究复合益生菌后生元的功能和作用机制,本研究以副干酪乳酪杆菌ProSci-101和青春双歧杆菌B8589复合发酵的后生元为研究对象,利用代谢组学技术分析了复合益生菌后生元的有益代谢产物。结果显示,复合益生菌后生元的抑菌能力和抗氧化能力显著(P学分析结果显示,复合益生菌后生元与ProSci-101和B8589单菌株发酵的后生元相比,分别存在159和161个差异代谢产物,差异代谢通路主要为氨基酸和甘油磷脂代谢等。复合益生菌后生元中富集了生物碱、黄酮、有机酸等有益代谢物。研究为复合益生菌后生元的开发及应用提供了理论依据。

关键词：益生菌后生元抑菌抗氧化代谢产物

基于非靶向代谢组学揭示灭活处理对植物乳植杆菌代谢物的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：焦杨波郑帅莉赵洁内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部奶制品加工重点实验室内蒙古乳品生物技术与工程重点实验室

随着对益生菌的深入研究，研究人员发现某些灭活菌体及其代谢产物也展现出一定的应用潜力。该研究以植物乳植杆菌为研究对象，采用超高效液相色谱高分辨质谱（ultra high performance liquid chromatography orbitrap exploris mass spe... 详细信息

随着对益生菌的深入研究，研究人员发现某些灭活菌体及其代谢产物也展现出一定的应用潜力。该研究以植物乳植杆菌为研究对象，采用超高效液相色谱高分辨质谱（ultra high performance liquid chromatography orbitrap exploris mass spectrometry，UHPLC-OE-MS）非靶向代谢组学技术并结合正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）多元统计分析方法，探究灭活处理和未灭活处理植物乳植杆菌代谢物质的差异。结果表明，植物乳植杆菌灭活后共发现了24个潜在的差异代谢物（VIP>1， P生物质对于促进宿主健康、提高动物的生产性能、临床医疗领域的应用具有重要前景。该研究从代谢组学角度初步揭示了灭活前、后植物乳植杆菌代谢产物的差异性，为后续植物乳植杆菌的应用提供理论依据。

关键词：植物乳植杆菌代谢组学灭活处理差异代谢产物离心上清液

D-塔格糖3-差向异构酶的理性设计与机制解析

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食品与发酵工业 2024年

作者：郭丁钰魏婉清宋伟吴静闻建胡贵鹏刘立明安徽科技学院食品工程学院江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江南大学生命科学与健康工程学院

D-阿洛酮糖是一种在自然界中存在极少的酮糖，因其与蔗糖相近的甜度但具有更低的热量而备受关注。然而，D-阿洛酮糖的高效生物合成仍然面临挑战，是由于用于生产的酮糖3-差向异构酶的热稳定性较差。该研究通过理性设计，引入二硫键和属... 详细信息

D-阿洛酮糖是一种在自然界中存在极少的酮糖，因其与蔗糖相近的甜度但具有更低的热量而备受关注。然而，D-阿洛酮糖的高效生物合成仍然面临挑战，是由于用于生产的酮糖3-差向异构酶的热稳定性较差。该研究通过理性设计，引入二硫键和属性嫁接策略，成功获得了热稳定性更高的最佳突变体M03。最佳突变体M03的Tm值从52.7 ℃提高到69.4 ℃；在无需外源添加金属离子的条件下，55 °C时半衰期延长至254.3 min，是野生型的54.1倍；通过分子动力学模拟和结构分析揭示了性能提升的详细机制。该研究为工业化生产D-阿洛酮糖提供了一个有潜力的突变菌株。

关键词： D-阿洛酮糖 D-塔格糖3-差向异构酶热稳定性蛋白质工程改造分子动力学模拟

通过晶面调控产生强内建电场以提高卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生成速率

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 205-214页

作者：邵韵航张亚宁陈潮锋窦帅娄阳董玉明朱永法潘成思江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学光致分子与材料国际联合研究中心江苏无锡214122 清华大学化学系北京100084

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的化工产品,广泛应用于污水处理、消毒杀菌和印染漂白等领域.在蒽醌法生产H_(2)O_(2)的过程中,易产生有毒气体并存在爆炸危险.因此,仅利用水、氧气和太阳光即可在合适的光催化剂上生成H_(2)O_(2)的光催... 详细信息

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的化工产品,广泛应用于污水处理、消毒杀菌和印染漂白等领域.在蒽醌法生产H_(2)O_(2)的过程中,易产生有毒气体并存在爆炸危险.因此,仅利用水、氧气和太阳光即可在合适的光催化剂上生成H_(2)O_(2)的光催化技术备受关注.本课题组报道了通过酸碱自组装法制备的四(4-羧基苯基)卟啉(SA-TCPP)光催化剂,用于生产H_(2)O_(2).该催化剂克服了大部分H_(2)O_(2)光催化剂存在的需要牺牲剂、活性低和光利用率不足等问题,但其性能仍受限于较高的复合率.晶面调控已被证实是改善许多无机催化剂电荷复合的有效策略,然而,对于有机光催化剂,关于暴露晶面与其活性关系的研究仍然较少.本文采用溶解-重结晶法在水和三种有机溶剂的混合物中成功合成了三种具有不同暴露晶面的卟啉光催化剂.即利用卟啉在有机溶剂和水中的溶解度差异,将卟啉先溶解在四氢呋喃(THF)、甲醇(MeOH)或乙二醇(EG)溶液中,随后在水溶液中重新结晶.X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜及晶面模拟模型图的结果表明,三种催化剂具有相同的晶体结构,但分别暴露了(400)、(022)和(020)晶面.通过紫外分光光度计测量这些催化剂在氙灯(λ≥420 nm)照射下的光催化活性,结果表明,具有(400)暴露面的卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生产速率最高,可达29.33 mmol L h^(-1)g^(-1),分别是具有(022)暴露面和(020)暴露面的卟啉光催化剂的2.7倍和4.1倍,约是已报道的SA-TCPP光催化剂的1.3倍.通过紫外漫反射、莫特肖特基曲线分析以及LED灯照射下的光催化活性测试,排除了光吸收能力对这三种卟啉光催化剂活性的影响.开尔文探针力显微镜、光生电流密度谱图、晶面模拟模型图和密度泛函理论计算结果表明,活性的差异主要归因于(400)表面暴露的高羧基含量所引发的强内建电场,并且在该暴露面上的内建电场方向有利于空穴从吡咯氮向羧基碳的跃迁,因此阻碍了电荷的快速重组,促进了富有挑战性的水氧化过程,而(020)面由于暴露了最多的吡咯氮和最少的羧基碳,其产生的内建电场强度最弱,且内建电场方向阻碍了空穴向羧基碳的跃迁,因此H_(2)O_(2)生产速率最低.综上所述,本工作通过晶面调控产生强内建电场以加速空穴的迁移,降低了电子空穴复合速率,实现了高H_(2)O_(2)生产速率,为更高效的有机光催化剂的设计和开发提供了新思路.

关键词：内建电场晶面调控纳米片光催化产H_(2)O_(2) 卟啉

原位合成纳米SiO/聚氨酯光固化疏水涂层及其性能

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涂料工业 2024年

作者：钱豪峰陶伟何柳唐嘉姚伯龙 1.江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室 2.江南大学化学与材料工程学院江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室江南大学化学与材料工程学院

为提高水性聚氨酯的疏水性和机械性能以扩大其应用范围，使用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）的桥接使正硅酸四乙酯（TEOS）与疏水改性剂十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）发生反应，制备了疏水改性纳米SiO2分散液... 详细信息

为提高水性聚氨酯的疏水性和机械性能以扩大其应用范围，使用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）的桥接使正硅酸四乙酯（TEOS）与疏水改性剂十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）发生反应，制备了疏水改性纳米SiO2分散液，然后加入支链上含硅氧烷的水性聚氨酯（WPU）乳液原位合成了纳米SiO2/聚氨酯光固化疏水涂层。考察了改性纳米SiO2含量对涂层性能的影响。结果表明：当改性纳米SiO2含量占复合涂料质量的25%时，制备的涂层水接触角可达117.4°，24 h吸水率仅为1.1%，热分解温度提升了50℃，同时具有良好的机械性能。

关键词：原位合成纳米SiO 水性聚氨酯光固化疏水涂层

瑞士乳杆菌与耐酸乳杆菌复合强化对液态发酵食醋风味的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：黄浩伦陆震鸣柴丽娟张晓娟许泓瑜李信史劲松许正宏江南大学生命科学与健康工程学院江南大学工业生物技术教育部重点实验室生物工程学院江苏恒顺醋业股份有限公司江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心

该研究将瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）与耐酸乳杆菌（L. acetotolerans）分阶段接种于液态发酵食醋的发酵过程中，以提升食醋品质。采用高效液相色谱、顶空固相微萃取-气质联用和电子舌等分析方法，对液态发酵食醋的有机酸... 详细信息

该研究将瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）与耐酸乳杆菌（L. acetotolerans）分阶段接种于液态发酵食醋的发酵过程中，以提升食醋品质。采用高效液相色谱、顶空固相微萃取-气质联用和电子舌等分析方法，对液态发酵食醋的有机酸含量、挥发性化合物含量进行分析并对其进行感官评价。结果表明，L. helveticus L-6与L. acetotolerans L-9复合强化后，液态发酵食醋总酸可达5.15 g/100 mL；还原糖残留量为3.41 g/L；乳酸、丙酮酸含量提升显著，其中乳酸含量提升幅度最大，可达12.8 g/L；复合强化可以显著提升乙酸乙酯、乳酸乙酯、苯乙酸等具有花果香、奶香和甜香风味的挥发性化合物含量；感官评价结果表明，两种乳酸菌分阶段复合强化发酵的食醋甜味和鲜味增加且酸味明显减弱，风味品质明显提升。该研究证实了在液态发酵食醋的发酵过程中进行L. helveticus L-6与L. acetotolerans L-9复合强化，有助于优化食醋有机酸组成，提升食醋的风味品质，为食醋的酿造工艺优化和产品创新提供参考。

关键词：乳酸菌液态发酵食醋生物强化有机酸风味

TBHQ抗氧剂对全氟磺酸质子交换膜的耐久性影响

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膜科学与技术 2024年第3期44卷 49-56页

作者：邓强黄林杨小贞汪洋东为富江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室无锡214122

系统研究了一种低成本工业抗氧剂-特丁基对苯二酚(TBHQ)对全氟磺酸(PFSA)质子交换膜耐久性的影响,由于这种抗氧剂不会结合磺酸基造成质子传导能力损失,且迁移率低,因此有望在维持膜性能的同时提供优异的耐久性.首先通过流延法制备了PFSA... 详细信息

系统研究了一种低成本工业抗氧剂-特丁基对苯二酚(TBHQ)对全氟磺酸(PFSA)质子交换膜耐久性的影响,由于这种抗氧剂不会结合磺酸基造成质子传导能力损失,且迁移率低,因此有望在维持膜性能的同时提供优异的耐久性.首先通过流延法制备了PFSA/TBHQ复合膜,确定TBHQ最佳添加量为质量分数1%,膜的最适热处理温度为140℃,利用扫描电子显微镜、万能拉力试验机、热重分析仪、电化学工作站和燃料电池测试仪等多种仪器研究了膜的结构与性能.Fenton加速氧化性测试结果表明,降解24 h后复合膜的质子传导率比纯膜高45.1%;将膜制备成膜电极并利用开路电压保持法测试了膜电极的耐久性,结果表明,经过48 h的开路运行之后,复合膜的最大功率密度比纯膜高28.48%,同时膜电极寿命也显著提升.

关键词：质子交换膜全氟磺酸特丁基对苯二酚高温热处理耐久性

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全二维气相色谱-飞行时间质谱技术解析“国槐”木酒海贮存老熟金徽酒挥发性组分特征

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酿酒科技 2024年第2期 102-109,115页

作者：冯雨枫张智良黄小东唐亮赵江林郭涛红陈双徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学实验室江苏无锡214122 金徽酒股份有限公司甘肃陇南742300 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

“国槐”木酒海作为一种特殊的贮酒容器,在贮存老熟过程中会赋予白酒独特的风格特点。为解析木酒海贮存老熟金徽酒的挥发性组分特征,本研究综合采用顶空固相微萃取、液液萃取和液液萃取结合正相硅胶色谱分离技术3种前处理方法,结合全二... 详细信息

“国槐”木酒海作为一种特殊的贮酒容器,在贮存老熟过程中会赋予白酒独特的风格特点。为解析木酒海贮存老熟金徽酒的挥发性组分特征,本研究综合采用顶空固相微萃取、液液萃取和液液萃取结合正相硅胶色谱分离技术3种前处理方法,结合全二维气相色谱-飞行时间质谱分析技术对木酒海贮酒和陶坛贮酒的金徽酒的挥发性组分进行分析。通过多级鉴定策略在“国槐”木酒海贮存老熟金徽酒中检测出挥发性组分841种,包括萜类化合物87种、芳香族化合物140种、含氧杂环类化合物73种;进一步分析木酒海贮酒特有的271种物质并对其香气属性进行梳理发现,其中有154种潜在香气活性化合物,除醇、酯、醛酮等骨架成分外,还有如萜类、芳香族等微量物质。本研究有助于促进对木酒海贮酒挥发性组分的认识,为解析其独特的香气特征提供一定的研究基础。

关键词：木酒海金徽酒挥发性组分全二维气相色谱-飞行时间质谱