电化学一氧化氮还原合成氨催化剂的研究进展

氨(NH3)用途广泛,在农肥中用作氮源,是许多工业过程的化学原料,也是一种绿色的氢载体。电催化一氧化氮(NO)还原为环境合成NH3提供了一种极有前景的策略。本文综述了电化学过程中各种催化剂对一氧化氮还原为氨的影响。材料主要分为两大类:金属基催化剂和二维材料催化剂。

二氧化铈对钯汽车催化剂的氧化氮还原性能的影响

在火焰脉冲－微反装置上考察了Ｐｄ催化剂的三效性能，同时利用ＸＰＳ、ＴＰＲ和催化剂表面贮氧量的测定，研究了氧化柿对ＰｄＯ／Ａｌ２Ｏ３上三效性能的影响，尤其是对ＮＯｘ还原性能的影响。ＰｄＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上的ＮＯｘ还原和ＨＣ的氧化互相干扰，ＣｅＯ２的加入能够改变Ｐｄ的电价，削弱ＨＣ的干扰，使ＮＯｘ还原活性在贫氧区（Ａ／Ｐ＜１４．７）大为提高。另外ＣｅＯ２还能提高Ｐｄ催化剂的表面贮氧量，降低ＮＯｘ的反应活化能，而且ＮＯｘ还原的高转化率向高空燃比扩展。

真菌一氧化氮还原酶细胞色素P-450nor 2 cDNA序列的测定

真菌一氧化氮还原酶细胞色素Ｐ４５０ｎｏｒ２ｃＤＮＡ序列的测定刘德立（华中师范大学生命科学学院武汉４３００７０）ＨｉｒｏｆｕｍｉＳＨＯＵＮ（筑波大学应用生物化学系日本）在真菌的反硝化作用中，一种细胞色素Ｐ４５０起着一氧化氮还原酶的作用，被称为细胞色...

活性污泥中一氧化氮还原酶的提取和测定优化

通过正交实验,研究了超声破碎法和低温高压破碎法提取一氧化氮还原酶(nitric oxide reductase,nor)的活性,分析了超声强度和次数,破碎压力和次数,裂解液的添加量等因素对于胞内可溶性蛋白和核酸(DNA)的释放与提取nor活性的影响.根据活性污泥中酶的催化特性以及其他实验条件,完善了nor催化活性的测定方法.结果表明超声法提取nor的参数应设定为,超声次数为100次,超声强度为500W,裂解液的添加量为0.1mL.低温高压破碎法提取nor的参数应设定为破碎次数为4次,破碎压力为50MPa,裂解液的添加量为0.1mL.低温高压破碎法下的胞内可溶性蛋白和DNA的释放量与nor的最大催化活性要高于超声破碎法.此外,在nor催化活性的测定方法中,nor活性测定终点时间应为15min.

铜绿假单胞菌一氧化氮还原酶编码基因norD的生物学功能研究

一氧化氮还原酶(Nitric oxide reductase,NOR)是反硝化过程中一个非常重要的催化酶,本文通过同源重组的方法敲除铜绿假单胞菌中norD基因,并研究该基因敲除后菌株ΔnorD在好氧条件下的表型变化。研究结果表明,与野生菌株和回补菌株相比,ΔnorD对BIT的抗性增强。同时在BIT作用下,ΔnorD泳动能力减弱、绿脓菌素的合成能力降低,但norD基因不是BIT唯一的作用位点。上述结果明确了好氧条件下norD基因的部分功能,为更好的利用反硝化过程奠定基础。

计算机辅助蛋白质分子理性设计:从肌红蛋白到一氧化氮还原酶

计算机辅助蛋白质分子理性设计在解决化学及生物学重要问题中被证实十分有效。在NOR本身三维结构未知的情况下通过计算机分子模拟,使用肌红蛋白(Mb)作为蛋白质分子模型,设计了结构功能型一氧化氮还原酶(NOR),所设计的NOR蛋白质模型——FeBMb一年后被天然NOR的晶体结构所证实。本文综述了设计FeBMb,I107E FeBMb以及FeBMb(-His)的研究过程及其设计合理性,评述了通过使用计算机分子模拟,获得Mb处于双组氨酸配位的非天然状态的原子层次结构信息,而这些信息很难通过实验方法来获得。计算机辅助蛋白质分子理性设计的广泛应用将会为生物体系提供更深刻的内涵。

氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫吸附/活化过硫酸盐协同去除双酚A的研究

利用氧化石墨烯和氨水为原料,采用水热法-冷冻干燥技术制备了易回收氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫(N-RGF)催化剂,通过SEM,XRD,XPS,FT-IR,BET和TG等手段对催化剂结构和表面物理化学性质进行表征和分析.利用N-RGF通过吸附/活化过二硫酸盐(PDS)降解协同去除双酚A(BPA),优化了其制备条件,并探讨去除机理.结果表明,N-RGF为网状三维结构,孔径约为1~5μm,最优条件为180℃水热反应20h,氮掺杂量为6%.制备的N-RGF降解BPA速率是RGF的4.88倍.活性物种捕获实验和电子顺磁共振(EPR)研究结果显示单线态氧(^(1)O_(2))是N-RGF活化PDS降解BPA的主要活性物种.HPLC-MS检测了降解过程的中间体,并提出了可能的降解途径.MCF-7雌激素活性测试结果显示N-RGF通过吸附/活化PDS可有效消除母体的雌激素活性而不产生雌激素活性更强的中间体.

氮掺杂还原氧化石墨烯/聚噻吩复合物及电容性能研究

利用尿素作为氮源,水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO),并通过原位聚合法合成了不同投料比的N-rGO/聚噻吩复合物(N-rGO/PTh),试图同时改善石墨烯比电容值低和聚噻吩稳定性差的问题。使用扫描电子显微镜、傅立叶变换-红外光谱以及CHN元素分析等手段对复合材料的形貌和结构进行了表征。以0.5 MNa_2SO_4作为电解液,对不同投料比的N-rGO/PTh复合材料进行了恒电流充放电和循环伏安测试。研究结果表明,N-rGO∶Th为1∶20时两相复合最均匀,所得N-rGO/PTh-2样品的电容性能也是最好的。在0.1 A/g的电流密度下,其比电容达到195 F/g;在5.0 A/g的电流密度下循环充放电1 000次后,N-rGO/PTh-2的比电容仍然保持在初始值的90.2%,说明其具有较好的循环稳定性。该研究表明,N-rGO/PTh复合材料是一种很有潜力的超级电容器电极材料。

氮掺杂还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管负载Ag@C的制备及在电化学传感器检测甲硝唑的应用

通过水热反应制备碳包银(Ag@C)核壳纳米粒子,以尿素作为氮源制备氮掺杂还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管(N-RGO/MWCNTs),通过超声混合将Ag@C负载于N-RGO/MWCNTs形成复合材料Ag@C/N-RGO/MWCNTs。利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)对材料进行表征。结果表明,氮元素成功掺杂于RGO/MWCNTs中,Ag@C呈明显的核壳结构。将该复合材料用于甲硝唑的电化学检测,结果显示甲硝唑浓度在0.1~150μmol/L范围内与还原峰电流呈现良好的线性关系,相关系数r=0.9976,检出限(S/N=3)为4.41×10^(-8) mol/L。该传感器对甲硝唑有良好的选择性,可用于药品中甲硝唑的检测。

氮的氧化还原反应实验改进

介绍了氮的氧化还原反应的连续实验,包括铜与稀硝酸、一氧化氮与氧气、二氧化氮与水的改进实验。

细胞色素P45055B1的直接电化学及对一氧化氮的电催化检测

采用戊二醛(GA)交联法将细胞色素P45055B1(CYP55B1)固定在热解石墨电极(PGE)表面,牛血清白蛋白(BSA)封闭多余活性位点,构建了一种新型一氧化氮(NO)生物传感器.并考察了电化学生物传感器的选择性与稳定性.结果表明:CYP55B1实现了直接电子传递,氧化还原峰电位位于-0.355 V和-0.385 V,CYP55B1对NO具有电催化活性,其催化还原峰位于-0.85 V.NO的检测线性范围为14.4~108μmol·L^-1,检测限为10.47μmol·L^-1,且该生物传感器具有良好的稳定性及选择性.

煤再燃过程中燃料特性对NO还原的影响

在小型流动反应器中研究了不同煤粉及其煤焦对富燃料再燃区 NO异相还原的影响。实验中选用的再燃燃料为小龙潭褐煤、富拉尔基褐煤和大同烟煤及其煤焦 ,以及添加不同催化剂的大同烟煤焦。实验在初始 NO浓度为 10 0 0× 10 - 6 、反应温度分别为 90 0℃和 110 0℃条件下完成。实验结果表明 ,褐煤及褐煤焦对 NO的还原能力明显强于烟煤和烟煤焦 ,煤粉挥发分含量、煤焦颗粒的比表面积和煤灰中的金属氧化物含量都对 NO还原有重要的影响。在煤再燃中异相机理对

煤粉再燃过程中NO异相还原机理的重要性

用两种褐煤和一种烟煤及其煤焦作为再燃燃料 ,实验研究了再燃环境下 NO的还原。通过比较煤粉和煤焦对 NO还原过程的不同 ,分析了异相机理对 NO还原的重要性。结果表明 ,褐煤及其煤焦是有效的再燃燃料。褐煤作为再燃燃料时 ,煤焦的异相还原机理对 NO还原起重要作用。煤中的金属氧化物对 NO还原具有催化作用。

吡啶氮作为氧还原催化剂的活性位点研究

采用水热法制备氮掺杂还原氧化石墨烯(NRGO)负载PbO2纳米复合材料PbO2/NRGO,并且采用循环扫描伏安法(CV)和i-t曲线检测其氧还原(ORR)电催化性能。研究结果表明,该纳米复合物在碱性条件下具有较好的催化活性。该研究结果说明了对于开发并利用一种非金属类的ORR催化剂来取代铂基催化剂,从而来推进燃料电池的广泛应用是尤为关键的。

金属Pd催化NO还原形成NH_(3),N_(2)O和N_(2)的原子机制

工业污染物NO是对环境和人类健康的潜在威胁.因此,将NO选择性地催化还原成无害的N_(2)、NH_(3)或N_(2)O气体是非常有意义的.在许多催化剂中,金属钯已被证明在将NO还原为N_(2)的选择性方面是最有效的.然而,NO在Pd上的还原机制,特别是N-N键的形成途径仍然不清楚,阻碍了新型催化剂的开发.本文基于密度泛函理论的量子力学计算,报道了还原NO形成NH_(3)、N_(2)O和N_(2)的反应路径中的所有基本反应步骤.结果表明,N_(2)O的形成是通过Eley-Rideal反应机制进行的.即在较高的NO^(*)表面覆盖率时,通过将一个吸附的NO^(*)与一个来自溶剂或气相的非吸附的NO结合,形成dimer-(NO)_(2)^(*)中间物,其N-N耦合势垒较低(0.58 eV).发现了dimer-(NO)_(2)^(*)将继续与溶剂中的NO反应,形成N_(2)O,这一点本文发现之前没有报道过.随着NO的消耗和溶剂中N_(2)O^(*)的形成,Langmuir-Hinshelwood(L-H)机制将占主导地位,N_(2)O^(*)将在低化学势垒(0.42 eV)下被还原,从而形成N_(2).相比之下,NH_(3)完全由L-H反应形成,它具有较高的化学势垒(0.87 eV).此外,本文报道了通过在NO^(*)吸附位点掺入另一个金属原子(M)以形成M/Pd,通过考察其对N-N键形成能和N_(2)^(*)结合能的影响,从而实现对产物选择性的调控.

掺杂时间对水热法制备氮掺杂还原氧化石墨烯的影响研究

以氨水为氮源,探究了水热反应时间不同情况下氮掺杂还原氧化石墨烯(NrGO)结构和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线光电子能谱分析(XPS)、比表面积分析(BET)等测试手段对其形貌和结构进行表征。结果表明,随着氮掺杂时间的增加,NrGO的氮元素含量从7.05%增加到9.22%。氮的掺杂导致了石墨烯结构缺陷增多、微观形貌褶皱增多及导电性变好,氮键构型也表现出不同的变化趋势。

纳米金复合碳材料修饰的免疫传感器检测血清中CYFRA21-1

构建一种基于羧基化多壁碳纳米管/氮掺杂还原氧化石墨烯/金纳米颗粒(CMWCNTs/N-rGO/AuNPs)复合纳米材料修饰的免疫传感器,用于定量检测人血清中肺癌标志物细胞角蛋白19的可溶性片段(CYFRA21-1)。以尿素作为氮源制备N-rGO,通过超声混合将CMWCNTs、AuNPs与N-rGO结合在一起形成复合材料CMWCNTs/N-rGO/AuNPs。由复合材料修饰的电化学免疫传感器,不仅可以放大电信号,还能通过Au-S键与抗体结合,因此可实现对CYFRA21-1的定量检测。该免疫传感器对人血清中CY-FRA21-1的检测在0.1~500 ng/mL的范围内具有良好的线性关系,检出限为0.025 ng/mL。人血清样本的加标回收率为91.75%~109.2%,相对标准偏差小于3.29%(n=6)。该电化学免疫传感器具有良好的特异性、较宽的线性范围和较低的检出限,适合于检测人血清中的CYFRA21-1,具有广阔的应用前景。

涂敷Al_2O_3的蜂窝状堇青石负载CuO催化剂上NH_3选择性催化还原NO

考察了涂敷γ Al2 O3 的蜂窝状堇青石负载的CuO催化剂的烟气脱硝行为 .实验表明 ,将少量CuO担载到涂敷Al2 O3 的堇青石载体上 ,可制得高活性的烟气脱硝催化剂 .催化剂的预硫化可抑制其上NH3 的过度氧化 ,提高NH3 选择性催化还原(SCR)NO的活性 ,使 35 0～ 4 5 0℃时烟气的脱硝率达 90 %以上 .堇青石的组成对催化剂的活性略有影响 ,碱金属含量低的堇青石适合用于制备烟气脱硝催化剂 ,高温时其上NH3 的过度氧化程度低 ,SCR活性高 .γ Al2 O3 的涂敷方法对催化剂的脱硝活性没有影响 ,涂敷 2 5 %Al2 O3 的堇青石即可做催化剂载体 .

氦氖激光与紫外线B辐射对小麦幼苗根氮代谢相关酶的影响

为研究He-Ne激光辐照对小麦幼苗根氮代谢相关酶受UV-B辐射损伤后的修复作用,分别采用5mW.mm-2 He-Ne激光辐照、10.08kJ.m2.d1的UV-B辐射及二者组合对临优2018号小麦幼苗进行处理,3d后测定各处理组小麦幼苗根一氧化氮合成酶含量和硝酸还原酶活性的变化。分析结果显示:He-Ne激光辐照可使UV-B辐射后小麦幼苗根一氧化氮合成酶(NOS)含量增加4.7%,硝酸还原酶活力升高1.01倍,显著改善了增强UV-B辐射后硝酸还原酶(NR)活性降低的程度。表明一定剂量的He-Ne激光辐照可部分修复增强UV-B对小麦幼苗根氮代谢水平的辐射损伤。

富氧条件下金属催化CO还原NO的研究进展

CO广泛存在于燃煤烟气及汽车尾气中,利用未完全燃烧的CO催化还原NO可同时脱除NO和CO,过程中催化剂起着决定性作用。本文对近年来含氧条件下CO催化还原NO的研究成果进行了系统梳理,重点关注了Pd系、Ir系、Cu系、其他贵金属及金属氧化物催化剂的研究进展,分析了催化剂制备方法、掺杂改性及反应条件对催化性能的影响,同时考察了O2浓度、H2O以及SO2对催化反应的影响,总结并对比了不同体系催化剂的活性位点及其催化机理,指明了O2在催化还原过程中的抑制机理,得出了几种体系催化剂催化CO还原NO的活性顺序。最后,针对富氧条件下CO催化还原NO所存在的问题和难点,提出深入研究O2抑制机理、降低贵金属用量、添加活性助剂是今后的研究方向。