氨氧化技术在清洁能源开发和污水净化中的研究进展

随着经济的发展,当今社会对能源的需求不断增加.然而,传统的化石燃料,如煤和石油,虽然能够提供大量的能源,但其资源有限,不可再生,并且燃烧产物对环境有害,不符合绿色低碳的发展理念,亟需开发新型、高效的清洁能源.氨(NH3)因具有氢含量高、燃烧产物(完全燃烧时产物为N_(2)和H2O)无害、可规模化生产、压缩性好、易于储存和运输等优点,被认为是直接氨燃料电池(DAFCs)的理想候选燃料.同时,氨也是常见的含氮污染物,广泛存在于人类生产和工农业活动中.因此,氨氧化反应(AOR)在清洁能源生产和含氨废水处理领域都起着重要作用.本文首先系统总结了AOR在不同领域的研究进展,强调了其在清洁能源领域(如DAFCs)的巨大应用潜力,突出了AOR与水电解反应中的阴极氢析出过程耦合制取氢气在能源转化领域的研究价值,以及AOR在含氨废水处理领域的重要性.然后,讨论了AOR机制:AOR反应过程中存在竞争,并可生成多种含氮产物(如N_(2),NO,NO_(2),NO_(2)^(–)和NO_(3)^(–)等),进而影响产物的选择性和反应效率等.再后,讨论了原位表征技术(如采用原位拉曼光谱对催化剂重构行为跟踪和采用原位傅里叶变换红外光谱对反应中间体实时监测)和构建理论计算模型的重要性,这些方法为揭示AOR机制和反应路径提供有力的支持.同时,对AOR催化剂的设计策略和反应条件的筛选提出建议,如反应环境pH值会影响活性位点的质子化状态,从而改变吸附行为,影响催化性能.还探讨了AOR过程耦合电解水氢析反应对低能耗、高效率制取氢气的意义,并概述了在含氨废水处理中提高氮气产物选择性的必要性.最后,讨论了AOR研究中面临的挑战和可采用的策略,包括进一步增加活性位点的暴露、增强催化活性、精准识别活性位点、最大程度地利用催化中心、提高催化剂抗中毒能力、提高目标产物的选择性以及提高催化剂使用寿命等.综上,本文系统地总结了AOR的研究进展、反应机制以及未来的发展策略等,为进一步推动AOR在洁净能源和环境保护领域的应用,为进一步开发更绿色环保的能源体系以及高效的污水处理方法提供新思路.

天冬氨酸酰基转移酶及其相关疾病的研究进展

N-乙酰-L-天冬氨酸(NAA)是由神经元产生的天冬氨酸衍生物,是大脑中含量第二高的氨基酸/氨基酸衍生物,仅次于含量第1位的谷氨酸。NAA代谢通过影响水的运输、髓鞘合成、神经细胞能量代谢等方面进而影响神经系统功能,NAA增多或减少均会引起神经系统疾病。天冬氨酸酰基转移酶(ASPA)是将NAA分解为天冬氨酸和乙酸盐的酶,在维持NAA代谢平衡过程中发挥重要作用。ASPA突变可导致罕见病卡纳万病(CD),CD预后极差。此外,近些年关于甲基化ASPA基因在衰老预测模型中的报道逐渐增多,提示了ASPA在神经系统之外的作用。该文将对ASPA的生物学功能、ASPA突变所致CD的临床症状及治疗,以及甲基化ASPA基因在衰老中的作用进行综述。

金属碳化钨与液相染料光敏剂协同促进光催化制氢

使用WC作为光催化材料通过水还原制氢很常见,但它通常需要与有效的光吸收剂协同才能产生有意义的光催化活性。这可归因于WC的窄带隙,导致水的氧化还原能力不足。有趣的是,我们的研究通过一种新型固液光催化体系克服了这种限制,该体系将裸WC光催化剂与液相光敏赤藓红B(Er B)相结合。这种概念的提出消除了将WC耦合到光吸收半导体的需要,这通常需要繁琐的程序来获得适当的功能化光催化复合材料。实验结果表明,在可见光(λ=520 nm)照射下,所提出的固液光催化体系产生了显著的氢气,然而,只有在三乙醇胺(TEOA)作为牺牲试剂的共同存在下。显然,仅加入WC和Er B的空白实验在典型的光催化条件下表现出几乎为零的光催化活性和无法测量的H_(2)生成。在光照TEOA溶液中仅存在Er B或WC的光反应中也观察到类似的活性。这些空白实验证实了所有三种成分的重要性,即WC、Er B和TEOA,它们分别作为光催化剂、光吸收剂和牺牲试剂,在我们提出的体系中产生有意义的H_(2)。值得注意的是,在我们的调查中系统地研究了三个关键参数,即p H值、Er B和WC浓度的影响。发现H_(2)生成的最佳p H值为8,稍微改变到更碱性或酸性条件会降低体系的光催化活性。在p H<8时,部分TEOA将发生部分质子化,从而失去其在光催化体系中作为牺牲试剂的活性。当p H值增加到超过8时,反应介质中的低质子浓度也会扰乱热力学驱动,导致体系产生的H_(2)受到抑制。同时,发现最佳Er B浓度为1mmol·L^(-1),从最佳点降低或增加Er B浓度均不利于H_(2)的产生。Er B浓度较低的体系(<1mmol·L^(-1)),在吸光上不足以满足体系的礼用,而较高浓度(>1 mmol·L^(-1)Er B)的体系,会引起明显的散射效应,组织光穿透反应溶液。相反,WC的浓度与H_(2)的生成呈稳定的正相关,在加入12 mmol·L^(-1)WC的体系中,H_(2)的生成量最高。在最佳条件下,成功生成了66μmol·h^(-1)H_(2),AQE略高为6.6%在520 nm处,这归因于Er B-TEOA-WC在所提出的体系中的协同作用。光电化学评估证实了Er B、TEOA和WC之间的相互作用,从而降低了阻抗,同时提高了体系中的电荷利用率。因此,还记录到了极好的H_(2)转换数(TON)为15,在至少20 h的连续反应中具有难以察觉的活性衰减。对于机理,密度泛函理论(DFT)计算进一步证实了W和C空位在H_(2)生成中的主要作用,这归因于他们提供的产品解吸,在光反应期间提高转化速率。从这些发现中得出结论,我们提出的新型WC/Er B/TEOA体系在液固光催化体系提供了一种更容易从水中产生H_(2)的策略,这为金属碳化物光催化剂避免选择繁琐的光吸收剂耦合。

吲哚菁绿联合医用胶在胸腔镜下肺小结节手术定位中的应用

目的探讨吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)联合医用胶在胸腔镜下肺小结节手术定位中的应用价值。方法回顾性分析2018年2月~2019年2月68例术前定位并接受胸腔镜下肺小结节(直径0.7~2 cm)切除术的病例资料,2个手术组分别采用联合注射ICG加医用胶(A组,30例)或单纯注射医用胶定位(B组,38例),2组性别、年龄、病灶直径、结节距胸膜距离和结节密度无统计学差异,比较2组定位成功率、定位时间、结节切除时间、并发症发生率和病理结果。结果A组定位成功率[100%(30/30)]高于B组[84.2%(32/38)](Fisher精确检验,P=0.031),胸腔镜肺结节切除时间A组[(19.5±3.8)min]短于B组[(44.3±15.2)min](t=-9.655,P=0.000),2组病灶定位时间[(19.7±4.3)min vs.(18.7±2.8)min],气胸发生率[6.7%(2/30)vs.10.5%(4/38)],定位后胸痛视觉模拟评分(Visual Analogue Score,VAS)[(1.4±1.2)分vs.(1.3±1.3)分],术后病理恶性占比[73.3%(22/30)vs.63.2%(24/38)]无统计学差异(P>0.05),无严重并发症发生。结论与医用胶定位相比,ICG联合医用胶在胸腔镜下肺小结节手术定位中能提高定位成功率,缩短手术时间,安全性良好。

聚多巴胺-银纳米粒子修饰电极的制备及对氟他胺的电化学传感检测

利用聚合物原位化学还原法,制备了聚多巴胺(PDA)功能化银纳米粒子(AgNPs)复合材料修饰金电极(GE),并用扫描电子显微镜(SEM)对所合成材料的形貌进行表征,通过电化学交流阻抗(EIS)及伏安法研究该修饰电极电化学性质及对氟他胺(FLT)的电催化性能.结果表明,该修饰电极对FLT的还原具有良好的电催化作用,可用于FLT的电化学传感检测,其对FLT的线性响应范围为1.6~70.0μmol·L^(-1),检测限为0.7μmol·L^(-1)(S/N=3),且具有良好的抗干扰性、重现性和稳定性.因此,PDA-AgNPs纳米复合材料在氟他胺传感检测方面具有很好的应用前景.

介孔碳纳米球的制备及扑热息痛的电化学检测

本文构建了一种基于介孔碳纳米球(MCNs)的电化学传感器用于对乙酰氨基酚(PA)的分析检测.酚醛树脂用作碳源,商业三嵌段聚合物Pluronic F127用作表面活性剂,采用有机-有机自组装软模板法,通过低浓度水热合成尺寸均匀的介孔碳纳米球.材料的形貌通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)等表征,采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)考察MCNs修饰的玻碳电极(MCNs/GCE)对PA的电化学催化性能,结果表明,该修饰电极对PA的电化学检测呈现线性范围宽(1 ~ 60 μM和60 ~ 300 μM),检测限低(0. 34 μM)(S/N=3),灵敏度高(7. 15 μA μM^-1 cm^-2和1. 62 μA μM ^-1 cm^-2)的优点,将该修饰电极用于含扑热息痛的实际样品-对乙酰氨基酚缓释片的测定,得到了满意的结果,有望用于实际样品中PA的检测.