联合固氮40年: 从发现到应用

摘要：生物固氮作为将大气氮气转化为植物可利用铵的关键生物学过程, 目前仅由原核生物实现, 对减少化学氮肥依赖、保障粮食安全和改善生态环境至关重要; 尽管根瘤-豆科共生体系效率最高, 但水稻、小麦、玉米等主粮作物无法建立此类共生关系, 而联合固氮菌可定殖禾本科及果蔬作物根表、维管束或内生组织, 通过固氮、分泌植物激素、合成抗菌物质及增强宿主抗逆性形成多维促生机制. 中国农业大学生物学院微生物系四十年来在联合固氮领域构建了覆盖“资源发掘-机制解析-合成生物学改造-田间应用”的全链条技术体系: 分离获得2000多株固氮菌, 建立国内外最大的种质资源库并命名15个固氮新种; 解析固氮类芽孢杆菌中丙氨酸脱氢酶介导的氮代谢-固氮协同通路, 突破高铵抑制固氮的瓶颈; 在合成生物学领域实现突破——酵母体系(15个固氮基因共表达)中成功组装大小正确的NifDK四聚体及活性的NifH蛋白, 水稻体系(13个固氮基因共表达)中实现NifDK四聚体组装并创制抗降解NifH突变体; 开发的固氮菌剂在减氮15%条件下显著提升小麦/玉米产量7.64%~23.20%. 这些系统性成果为谷类作物生物固氮技术开发奠定理论和技术双重基础, 标志着我国在农业微生物领域已构建起具有自主知识产权的完整创新链.

有机 2025年12月09日 1 点赞 0 评论 187 浏览

硅藻土复合催化材料在有机污水治理中的应用

摘要：【目的】　开展硅藻土复合催化材料在光催化和过硫酸盐催化技术中的应用研究，实现水体中难降解有机物的高效去除，解决日益严重的有机水污染问题。【研究现状】　综述硅藻土的物理、 化学性质； 概况硅藻土复合催化材料在光催化工艺中的应用，包括使用硅藻土作为载体来负载二氧化钛、 类石墨相氮化碳、 金属化合物和铋基材料等半导体材料，以及硅藻土复合催化材料在过硫酸盐催化工艺中的应用，包括使用硅藻土作为载体负载钴基、 铁基、 锰基金属； 总结硅藻土复合催化材料对有机染料、 农药、 内分泌干扰物等有机污染物的降解效果与作用机制。【结论与展望】提出应进一步探索硅藻土复合催化材料的改性方法，优化材料结构与性能，扩大材料在水环境治理中的应用范围； 认为应加强硅藻土复合催化材料与其他环境治理技术的结合，为水环境污染治理提供更为全面和高效的解决方案。

有机 2026年03月10日 1 点赞 0 评论 127 浏览

分子描述符和端到端深度学习在MOFs设计中的应用

摘要：MOFs因其独特的结构和理化性质，在气体存储、催化、传感等领域展现了广阔的应用前景。然而，仅靠传统实验方法难以快速高效地设计具有所需性质的MOFs。近年来，以传统机器学习和深度学习为代表的人工智能方法在材料科学中得到了广泛应用，并取得了诸多显著性成果。其中，如何有效提取MOFs结构特征，并将其转化为计算机可识别的输入形式，是传统机器学习和深度学习建模的前提和关键步骤。为此，本文系统综述了基于分子描述符的人工特征提取和基于端到端深度学习的自动特征提取，总结了两种方法的基本概念和原理，着重强调了两者在MOFs设计中的具体应用和最新进展，最后讨论了提高结构特征提取的全面性、可解释性和可重复性等方面所面临的挑战和未来发展方向，以期为人工智能驱动的MOFs设计提供参考和理论指导。

有机 2026年02月13日 1 点赞 0 评论 104 浏览

离子液体在电催化合成氨中的应用

摘要：氨是农业化肥及绝大多数含氮化学品的上游工业原料, 同时也是优良的氢能载体, 因而备受关注. 与工业合成氨相比, 电催化合成氨反应条件温和且更易于利用可再生能源实现分散式氨生产. 然而, 由于氮气(N 2)强的化学惰性难活化、在水溶液中极低的溶解性、电化学反应析氢竞争性等, 造成氨的产率和法拉第效率较低, 其规模化氨生产仍存在着巨大挑战. 离子液体因具有结构可设计、功能可调控等特性, 在电化学领域已经实现了广泛应用.本文综述了离子液体在电化学合成氨中的应用, 重点包括N 2在离子液体中的溶解性能, 离子液体对氨合成微环境调控, 以及离子液体作为电解质强化电催化合成氨性能, 同时阐述了离子液体的作用机制与机理, 并展望了离子液体在电催化合成氨体系中的发展趋势.

有机 2026年01月29日 1 点赞 0 评论 125 浏览

碳材料在聚乳酸立构复合结晶中的应用研究进展

摘要：聚乳酸是一种原料广泛、可生物降解的绿色高分子材料，具有力学性能好、热塑性强等优点，在替代石油基塑料方面具有极大潜力。然而，聚乳酸结晶速率慢、结晶度低、耐热性能差等问题，严重限制着其应用和发展。立构复合结晶(SC) 已被证实是提高聚乳酸各方面性能的有效方法。但是，在聚乳酸的实际生产与应用中SC晶体很难可控生成。碳材料作为一种绿色环保的成核剂，能够有效地调控SC生成。本文介绍了聚乳酸形成的同质晶体(HC)与SC的晶体结构，对近年来不同碳材料作为成核剂促进聚乳酸SC 结晶的研究成果进行了综述，并探讨了碳材料成核剂促进聚乳酸SC结晶可能的机制，最后进行了总结与展望，指出目前存在的挑战并为未来的发展提供了思路。

有机 2025年12月29日 1 点赞 0 评论 219 浏览

共价有机框架光催化二氧化碳还原性能研究进展

摘要：由于COFs具有半导体性质、可调的结构以及丰富的金属配位位点, 在光催化CO2还原领域引起了许多关注. 本文从功能结构与活性位点等方面综述了基于COFs的光催化系统在CO2还原方面的研究进展. 首先讨论了无金属本征COFs的优缺点, 由于无金属COFs缺少活性位点, 通常情况下活性较低. 在COFs中引入金属活性位点或构建异质结是提升光催化性能的良好策略. 介绍了单金属COFs与多金属COFs材料, 讨论了在COFs中引入金属活性位点的利弊. 介绍了三种常见的异质结, 讨论了构建异质结对COFs光催化剂性能提升起到的作用, 以及目前尚且存在的弊端. 最后, 从COFs的合成、结构设计、机理研究以及环境与经济因素等方面概述了用于光催化还原CO2的COFs的挑战和发展.

有机 2025年12月19日 1 点赞 0 评论 245 浏览

磁性功能材料: 一种制备生物柴油的高效催化剂

摘要：生物柴油是一类由长链脂肪酸甲酯(FAMEs)或脂肪酸乙酯(FAEEs)组成的可再生柴油燃料, 可作为替代燃料缓解能源紧缺和环境问题, 大力发展生物柴油对经济可持续发展和推进能源替代等具有重要的战略意义. 酯交换及酯化工艺由于较低的复杂性和较高的可负担性用于制备生物柴油, 而非均相催化剂具有酯交换反应速率较高、更加环保及产物后处理过程相对简单等优点, 但在分离和回收方面仍然存在一定的局限性. 磁性纳米颗粒由于其具有高表面积和活性位点及易于利用磁场回收再利用等特点, 可以解决这一问题. 综述了磁性功能材料的制备方法、功能化和催化应用, 包括可用于合成生物柴油的超顺磁性酸、碱、酶和酸碱双功能材料, 对磁性纳米催化剂和生物柴油领域的未来研究具有指导意义.

有机 2026年03月23日 1 点赞 0 评论 124 浏览

共价有机框架的设计及其在催化C—H 活化领域的应用进展

摘要：共价有机框架(COFs)作为新兴多孔材料, 因其独特的可设计性、较高的孔隙度和结晶度以及可修饰的孔道环境,有望成为催化领域中一种重要的催化剂. 近年来, 随着对COFs 材料研究的逐渐深入, 人们对其结构设计更为多样化,逐渐探索出多种有关COFs 材料的构建策略, 使其在催化领域中展现出非凡的应用前景. 因此, 从COFs 材料的基本结构出发, 全面地讨论了常见的构建策略, 并列举部分COFs 材料在C—H 活化领域的实际应用, 详细介绍其在这些反应中的催化机理. 最后, 讨论了COFs 材料当前在催化领域面临的问题与困境, 期望为COFs 材料在催化C—H 活化领域未来的发展提供有益指导.

有机 2025年08月04日 1 点赞 0 评论 295 浏览

手性膦催化的氮杂环合成研究进展

摘要：手性氮杂环是一类重要的有机分子, 这类骨架广泛存在于药物、农药以及许多具有生物活性的天然产物分子中, 手性含氮杂环的合成是有机合成化学中的重要研究领域, 有机催化反应是合成氮杂环的重要方法, 在这些方法中, 手 性有机膦催化的氮杂环的合成被证明是一个实用且强大的方法. 对近年来手性膦催化的氮杂环的合成反应进行了综 述, 并对该领域的发展方向进行了展望。

有机 2024年01月08日 0 点赞 0 评论 182 浏览

非贵金属基催化剂用于催化降解有机污染物的研究进展

摘要：碳达峰、碳中和是一场极其广泛的绿色革命，可以推动经济社会高质量发展，对实现全球绿色转型具有重大意义。当前，随着环境问题的日益加剧，工业废水产生了大量有毒的有机化合物，将这些物质释放到水生环境中会对人类健康造成极大的威胁，因此，对有机污染物的合理处理变得尤为重要，制备具有高催化效率、高循环稳定性、低成本和绿色环保的非贵金属催化剂可以促进绿色可持续发展。阐述了非贵金属基催化剂的研究进展，包括最常用的单/双金属、单/双金属氧化物、层状双金属氢氧化物以及金属基复合催化剂，可以将有机污染物通过绿色环保的方法降解为无毒、无害的物质，符合可持续发展理念。对提高催化降解效果的关键影响因素进行了分析和总结，并对未来研发更加多样化的降解污染物的催化剂指出了方向。

有机 2024年07月18日 1 点赞 0 评论 222 浏览