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近日,我校資源與環(huán)境學(xué)院周順桂教授團隊分別在《Nature Communications》(1區(qū),IF=17.694)和《Angewandte Chemie International Edition》(1區(qū),IF=16.823)發(fā)表了微生物光電產(chǎn)甲烷研究的系列成果。1
微生物光電產(chǎn)甲烷是一種新型的微生物產(chǎn)甲烷模式,即產(chǎn)甲烷菌利用半導(dǎo)體(礦物)等光活性物質(zhì)產(chǎn)生的還原力(光生電子、氫氣等)進行自養(yǎng)代謝產(chǎn)甲烷。其中,生物-無機界面是微生物光電產(chǎn)甲烷的核心。然而目前,關(guān)于界面電子/質(zhì)子傳遞及其能量轉(zhuǎn)移機制尚缺乏深入研究。周順桂教授團隊在《Nature Communications》發(fā)表題為“Solar-driven methanogenesis with ultrahigh selectivity by turning down H2 production at biotic-abiotic interface”的研究論文。該研究通過構(gòu)建Methanosarcina barkeri (M. b)-NiCu@CdS微生物光電化學(xué)產(chǎn)甲烷系統(tǒng),首次證實雙活性位點能夠調(diào)控界面產(chǎn)氫并通過M. b胞外和胞內(nèi)的氫循環(huán)促進甲烷生成。相關(guān)研究成果突破了微生物光電產(chǎn)甲烷以氫氣作為主要電子供體的傳統(tǒng)認(rèn)識局限,對于深入認(rèn)識產(chǎn)甲烷菌的能量利用和轉(zhuǎn)化過程具有重要意義。微生物光電產(chǎn)甲烷:生物-無機界面產(chǎn)氫調(diào)控驅(qū)動超高選擇性產(chǎn)甲烷1
犧牲試劑是微生物光電產(chǎn)甲烷不可缺少的電子供體,驅(qū)動反應(yīng)的持續(xù)高效進行。然而目前,對于微生物光電產(chǎn)甲烷犧牲試劑的研究還處于初步階段,特別是尋找新型廉價易得的犧牲試劑以替代傳統(tǒng)昂貴的化學(xué)犧牲試劑,是微生物光電產(chǎn)甲烷研究的重點及難點。周順桂教授團隊在《Angewandte Chemie International Edition》發(fā)表題為“Sustainable Conversion of Microplastics to Methane with Ultrahigh Selectivity by Biotic-Abiotic Hybrid Photocatalytic System”的研究論文。該研究通過產(chǎn)甲烷菌模式菌株Methanosarcina barkeri(M. b)和聚合氮化碳(CDPCN)構(gòu)建了M. b-CDPCN光電產(chǎn)甲烷,首次證實微塑料能夠作為微生物光電產(chǎn)甲烷的犧牲試劑,有效實現(xiàn)微塑料的高效甲烷化。相關(guān)研究成果拓展了微生物光電產(chǎn)甲烷的科學(xué)內(nèi)涵,也為環(huán)境廢棄物的資源化再利用提供了新的途徑和思路。微生物光電產(chǎn)甲烷:實現(xiàn)微塑料高選擇性甲烷化
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以上研究成果福建農(nóng)林大學(xué)為第一完成單位,葉捷副教授為第一作者,福建農(nóng)林大學(xué)周順桂教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰教授為共同通訊作者。相關(guān)研究得到了國家杰出青年科學(xué)基金(41925028、21725102)、國家自然科學(xué)基金(42177206)和福建省自然科學(xué)基金會(2020J06017)的資助。
原文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41467-022-34423-1
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213244
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來源:資源與環(huán)境學(xué)院
封面:廖喆儀
本期編輯:福建農(nóng)林大學(xué)融媒體中心
責(zé)任編輯:卞麗媛
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