雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2023-01)

2023-01-30 13:12:11 0 雙良環(huán)境

1、中文標題:開發(fā)一種具有生態(tài)安全性和選擇性的新型滅藻劑，用于控制有害藍藻水華
引自：Ke Mingjing, Feng Lan, Huang Shi, et al. Development of a Potentially New Algaecide for Controlling Harmful Cyanobacteria Blooms Which is Ecologically Safe and Selective. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70(33):10134-10143.（李廣鵬）
由銅綠微囊藻引起的有害藍藻水華（HCBs）對水生環(huán)境和人類健康產(chǎn)生負面影響，因此備受關(guān)注?；瘜W方法可以迅速消除有害藍藻水華，并已被使用了幾十年。然而，考慮到所使用的化學藥劑對非目標水生生物可能產(chǎn)生的破壞性和毒性影響，許多化學試劑不建議長期以消除有害藍藻水華。我們開發(fā)了一種新的除藻劑，2-（（1,3,4-噻二唑-2-基）硫代）-N-（4-氯苯基）乙酰胺（Q2），以控制有害藍藻，同時具有環(huán)保和選擇性。在我們的研究中，Q2有效地抑制了藍藻的生長，尤其是銅綠微囊藻的生長，但在測試濃度下不影響真核生物。轉(zhuǎn)錄組和宏基因組結(jié)果揭示了一個關(guān)鍵機制，表明Q2影響藍藻細胞的多個細胞靶點，包括細胞器的破壞、光合作用中心的損傷以及氣泡生長的抑制，這些變化可能與群體感應(yīng)功能性KEGG通路的降低高度相關(guān)。此外，Q2不影響微生物組成，可以在短時間內(nèi)恢復被破壞的水生功能途徑。這與傳統(tǒng)使用的有害除藻劑敵草隆對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響不同。所有這些結(jié)果都證明，Q2可能對水生環(huán)境友好，為未來管理有害藍藻水華提供了新的方向選擇。

2、中文標題：二維片狀Bi₂₄O₃₁Cl₁₀與Fe₂O₃納米粒子雜化以提高光催化-芬頓反應(yīng)協(xié)同降解性能
引自：Weijia An , Shining Hu , Chang Liu et al. 2D sheet structure Bi₂₄O₃₁Cl₁₀ hybridized with Fe₂O₃ nanoparticles for improved photocatalytic-Fenton synergistic degradation performance .
Materials Chemistry and Physics [J] 295 2023 (12) 7152.（梁媛）
Fe₂O₃納米顆粒表面改性二維片狀結(jié)構(gòu)Bi₂₄O₃₁Cl₁₀構(gòu)建了復合材料（Fe₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀），其表現(xiàn)出優(yōu)異的電荷傳輸性能和協(xié)同降解活性。可見光照射75分鐘后苯酚的降解率高達94.52%，分別是光催化活性和芬頓活性的6.7倍和3.6倍。同時，F(xiàn)e₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀復合材料表現(xiàn)出極大的降解穩(wěn)定性。降解活性的提高主要歸功于Fe₂O₃納米顆粒和Fe₂O₃/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀之間緊密界面接觸和匹配的能級結(jié)構(gòu)，這為電荷傳輸建立了通道并促進了電荷的快速分離。因此，在提高光催化活性的同時，還實現(xiàn)了鐵離子的價態(tài)轉(zhuǎn)換，促進了芬頓反應(yīng)生成更多的-OH，從而提高了協(xié)同降解活性。此外，本文還研究了活性物質(zhì)對降解過程的影響，并提出了光催化-芬頓協(xié)同降解的機制。

3、中文標題：新興納米生物技術(shù)方法處理廢水的可持續(xù)適用性和環(huán)境影響：有效去除污染物和水凈化的未來戰(zhàn)略
引自：S.Thanigaivel, A.K.Priya, LalithaGnanasekaran, et al. Sustainable applicability and environmental impact of wastewater treatment by emerging nanobiotechnological approach: Future strategy for efficient removal of contaminants and water purification[J].Sustainable Energy Technologies and Assessments, Volume 53, Part A, October 2022, 102484.（陳熒）

由于全球變暖，各種有機和無機污染物造成的水污染正在成為全世界關(guān)注的主要問題。此外，諸如產(chǎn)品制造之類的人為活動進一步加劇了這種情況。近年來，納米技術(shù)已經(jīng)開始研究各種實用方法，以精確的方式精確處理受污染或污染的物體。這是通過使用各種納米材料實現(xiàn)的。在廢水處理方面，納米技術(shù)正在成為一項有前途的技術(shù)，在各個領(lǐng)域都表現(xiàn)出了非凡的成就。就表面體積比而言，納米材料的吸附能力、反應(yīng)性和靈敏度在廢水處理中表現(xiàn)出色，因為這些低成本材料易于功能化。為了本綜述的目的，我們重點關(guān)注基于納米技術(shù)的廢水處理方案，如吸附和生物吸附、納濾、光催化消毒和傳感技術(shù)等。當考慮到所有這些標準時，納米技術(shù)已被證明是一種創(chuàng)新、生態(tài)友好和有效的技術(shù)。納米技術(shù)被廣泛應(yīng)用的主要障礙是規(guī)?；?。迄今為止，大多數(shù)研究都是在實驗室或試點規(guī)模上進行的。在本文中，我們簡要討論了一些最近開發(fā)的納米材料，這些納米材料目前正在用于水處理，特別側(cè)重于納米吸附劑和過濾膜。

4、中文標題：光催化協(xié)同微藻生物膜快速降解及轉(zhuǎn)化四環(huán)素
引自： Xiao C, Yuan J, Li L, et al. Photocatalytic synergistic biofilms enhance tetracycline degradation and conversion[J]. Environmental Science and Ecotechnology 2022 (14): 100234.（王天敏）

四環(huán)素是對環(huán)境和人類健康造成持續(xù)危害的難降解污染物。因此，迫切需要研究促進廢水中四環(huán)素類化合物高效降解轉(zhuǎn)化的方法。本研究提出了一種由GeO₂/Zn摻雜磷酸鎢酸水合物/TiO₂ (GeO₂/Zn-HPW/TiO₂)負載光催化中空光纖(POHFs)與藻類生物膜耦合的光生物催化耦合系統(tǒng)。GeO₂/Zn-HPW/TiO₂光催化劑具有延伸至1000 nm的寬吸收邊緣，以及高效的光電轉(zhuǎn)換和電子轉(zhuǎn)移的能力，這使得GeO₂/Zn-HPW/TiO₂涂層的POHFs能夠提供高光強來促進生物膜的生長。由此產(chǎn)生的高光催化活性可快速穩(wěn)定地降低含四環(huán)素廢水的毒性，并提高其可生化性。富含Salinarimonas，Coelastrella sp.和Rhizobium的生物膜保持其快速光催化降解和中間產(chǎn)物生物轉(zhuǎn)化的活性，以產(chǎn)生光催化所需的O₂。綜上所述，本研究開發(fā)的協(xié)同光催化生物膜體系為高濃度四環(huán)素水體的快速降解和轉(zhuǎn)化提供了一種有效的方法。

5、中文標題：光輔助n型半導體加速甲基橙的生物脫色和部分礦化
引自：Chang Z Y, Wang Z Y, Zhang R, et al. Acceleration of biotic decolorization and partial mineralization of methyl orange by a photo-assisted n-type semiconductor[J]. Chemosphere, 2022, 291:132846.（許雯佳）
在本研究中，n型半導體苝二亞胺（PDI）與生物降解相結(jié)合，以加速甲基橙（MO）在光照條件下的生物脫色和礦化。與不含PDI的培養(yǎng)物相比，添加PDI的純培養(yǎng)物和混合培養(yǎng)物中MO的脫色率（k1）分別提高了1.35倍和1.79倍。當PDI存在時，4-氨基苯磺酸（4-ABA）的總礦化效率達到22.10±0.84%。通過傅里葉變換紅外光譜和循環(huán)伏安法分別檢測了PDI的醌類基團和氧化還原能力，但在黑暗條件下，MO的生物脫色增強沒有得到促進，表明微生物胞外電子轉(zhuǎn)移沒有得到促進。PDI暴露于光時，4-ABA被證實部分礦化。通過ESR測試和自由基淬滅實驗證明，生成的自由基h+, ●OH，是促進MO脫色和礦化的活性物質(zhì)。通過密度泛函理論計算成功地預測了MO和4-ABA分子的鍵斷裂，并通過液相色譜質(zhì)譜進一步證明了這一點。提出了微生物和光催化對MO脫色和礦化的協(xié)同機理。此外，高通量測序和活/死細胞結(jié)果表明，PDI的存在對微生物沒有明顯的毒性，并且在短期治療期間不會改變微生物群落。研究結(jié)果為其與偶氮染料的生物降解相結(jié)合提供了一種生物緊密型光催化材料。

6、中文標題：設(shè)計集成于環(huán)境光(電)催化的生態(tài)功能氧化還原轉(zhuǎn)換
引自：Shi Nee Lou, Jonghun Lim, Tae Hwa Jeon, et al. Designing Eco-functional Redox Conversions Integrated in Environmental Photo(electro)catalysis. ACS ES&T Engineering 2022 2 (6), 1116-1129.（王婧炯）

資源和能源的全球循環(huán)和轉(zhuǎn)化以及污染環(huán)境的自組織修復在很大程度上是由太陽輻射通過各種光化學和光合機制驅(qū)動的。光(電)催化是一種模擬自然界太陽能轉(zhuǎn)化過程的主動工程方法，它作為一種能夠為可持續(xù)發(fā)展提供解決方案的關(guān)鍵技術(shù)被深入研究。然而，由于大多數(shù)的光(電)催化都集中在目標化合物的氧化(或還原)轉(zhuǎn)化上，沒有充分利用反電荷載體的能量，因此需要系統(tǒng)地設(shè)計和實現(xiàn)太陽能材料和反應(yīng)，使光系統(tǒng)更具有實際應(yīng)用的價值。該視角描述了一種結(jié)合各種有機和無機的氧化和還原轉(zhuǎn)化的綜合方法，通過精心設(shè)計光催化材料和系統(tǒng)，可以在單個系統(tǒng)中對物質(zhì)進行分離。理想的光(電) -催化集成過程應(yīng)該充分利用半導體的氧化性和還原性，使整個過程具有更高的光效，并降低對輔助氧化劑和還原劑等外部化學輸入的要求。本文介紹了各種光(電)催化氧化還原轉(zhuǎn)化(如活性氧、活性鹵素、過氧化氫、硝酸鹽、銨鹽等)及其組合，并討論了實現(xiàn)基于太陽能的環(huán)境修復的挑戰(zhàn)和前景。

7、中文標題：通過等離子體電解氧化工藝方便地制備固定可見光活性W-TiO₂/rGO復合光催化劑
引自：P.Manojkumar，E. Lokeshkumar，C. Premchand, et al. Facile preparation of immobilised visible light active W-TiO₂/rGO composite photocatalyst by plasma electrolytic oxidation process. Applied Physica B: Condensed Matter Volume 631, 15 April 2022, 413680.（袁宇棟）
采用等離子體電解氧化(PEO)結(jié)合顆粒添加的方法在鈦表面制備了一種高效固載W-TiO₂/rGO復合光催化劑涂層。TiO₂中較高的摻雜濃度導致晶粒尺寸變小，晶格應(yīng)變和位錯密度增加。最佳W含量的G6W樣品具有較高的電子遷移率、較高的電荷載流子分離效率和較低的電子空穴復合率。這可以歸因于TiO₂結(jié)構(gòu)中鎢間隙和較高氧空位產(chǎn)生的不同缺陷中心的數(shù)量。該催化劑對亞甲基藍染料的光催化降解效率比純TiO₂提高了93 %，這歸因于二維結(jié)構(gòu)rGO的協(xié)同作用和TiO₂中鎢間隙的變化。本研究表明，PEO法制備的W-TiO₂/rGO光催化劑具有高效、低成本、可重復利用等優(yōu)點。

8、中文標題：工程MoS₂納米結(jié)構(gòu)在水處理中的改進光催化應(yīng)用
引自：D. Panchal , A. Sharma , S. Pal . Engineered MoS₂nanostructures for improved photocatalytic applications in water treatment. Materials Today Sustainability. （陳斌）

二維(2D)二硫化鉬(MoS₂)由于其優(yōu)異的光電和物理化學特性成為一種引人注目的新型光催化材料。然而，原始的MoS₂納米結(jié)構(gòu)在水處理中的應(yīng)用仍然有限，因為載流子的高重組率導致光催化性能下降。近年來，提高其光催化作用用于環(huán)境修復是主要的研究方向。因此，研究結(jié)果和取得的進展已以文章的形式呈現(xiàn)出來。這些綜述大多是描述了MoS₂在析氫/析氧反應(yīng)(HER/OER)中的催化作用，而沒有一篇綜述介紹提高MoS₂光催化活性所采用的或可能探索的方式用于水處理中。本文綜述了提高MoS₂光催化性能的不同方法的優(yōu)缺點和重要性，如縮小到原子薄(少/單)納米片、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等，利用其他功能材料和缺陷實現(xiàn)所需的光催化作用。此外，本文討論了不同異質(zhì)結(jié)的實際電荷轉(zhuǎn)移。本文還重點介紹了反應(yīng)物質(zhì)的生成及其在改進光催化中的作用。綜述了近年來基于MoS₂的光催化系統(tǒng)在污染物降解和消毒等環(huán)境修復方面的研究進展。最后，對未來設(shè)計下一代MoS₂基光催化劑的研究方向進行了展望。

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