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全球領(lǐng)先的微電極研究系統(tǒng)

微米級微電極適用穿刺動植物組織、沉積物、生物膜的微電極

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基于二硫醇的活性硫前體

研究了一種游離態(tài)偕二硫醇化合物（1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇，1）作為反應(yīng)性硫物種（RSS）前體的性質(zhì)。該化合物在生理條件下可釋放H?S，其單亞硝基化產(chǎn)物（2）可作為NO供體，并能轉(zhuǎn)化為二硫環(huán)丙烷（3），后者具有硫轉(zhuǎn)移能力，可誘導(dǎo)蛋白質(zhì)過硫化修飾。

基于硒的催化清除劑用于同時清除硫化氫和活性氧物種

摘要指出硫化氫（H?S）是內(nèi)源性氣體遞質(zhì)，但過量產(chǎn)生與多種疾病相關(guān)。傳統(tǒng)H?S清除劑依賴化學(xué)計量反應(yīng)，效率低且需高劑量。本研究開發(fā)硒基催化清除劑，利用H?S與活性氧（如H?O?）共存的特點，通過催化反應(yīng)同時清除兩者。測試14種二硒化物/單硒化物，發(fā)現(xiàn)S6等候選物在緩沖液、血漿及細胞裂解液中高效清除H?S/H?O?。機制研究表明反應(yīng)涉及H?S?中間體及硒醇/硒醚循環(huán)。結(jié)合光敏劑還可實現(xiàn)光控H?S清除。

通過鈷摻雜增強鎳鈦酸鈣（NiTiO3）鈣鈦礦的光催化制氫性能

研究通過溶膠-凝膠法合成了純鎳鈦酸鈣（NiTiO3）和鈷摻雜的NiTiO3納米結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)表征了鈷摻雜對其光催化制氫性能的影響。XRD證實材料具有六方鈦鐵礦結(jié)構(gòu)，鈷摻雜導(dǎo)致晶格參數(shù)增大（Co2?取代Ni2?位點）。拉曼光譜顯示活性模式強度降低，表明晶體結(jié)構(gòu)畸變和氧空位生成。UV-vis光譜表明鈷摻雜（≤5%）使帶隙能從2.24 eV降至2.16 eV，增強紫外光吸收。SEM/TEM顯示納米顆粒團聚，但鈷摻雜（≤5%）未顯著改變粒徑。

關(guān)于使用微傳感器分析微生物電化學(xué)反應(yīng)器中溶解H?濃度的考量

摘要描述了開發(fā)一種使用微傳感器測量標準H型微生物電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)溶解H?濃度分布的方法。該方法通過水平放置石墨陰極，結(jié)合顯微操作系統(tǒng)和立體顯微鏡精確定位微傳感器，在維持厭氧條件（吹掃頂空）和嚴格控溫（克服微傳感器溫度敏感性）下，從陰極表面向氣液界面進行剖面測量。

鈉錳鐵氧體水分解循環(huán)：揭示熔融堿金屬碳酸鹽中固液界面的影響

研究通過用不同共晶/共析堿金屬碳酸鹽混合物（如含7%鋰的(Na?.??Li?.??)?CO?）替代鈉錳鐵氧體熱化學(xué)循環(huán)中的Na?CO?。結(jié)果表明，含7%鋰的混合物因部分熔融促進離子擴散，顯著提升首周期產(chǎn)氫速率，但所有混合物均出現(xiàn)循環(huán)可逆性下降。其中未替代的Na混合物產(chǎn)氫可逆性最高，而高鋰（50%Li-Na）及三元（Li-K-Na）混合物在首周期后幾乎不產(chǎn)氫。可逆性損失歸因于副相形成和燒結(jié)現(xiàn)象，后者在熔融碳酸鹽中更顯著。

一種具有高性能、穩(wěn)定性和電荷傳輸特性的高效光電催化材料的新概念與設(shè)計：創(chuàng)新性下一代綠色技術(shù)的開發(fā)

該研究開發(fā)了一種基于二噻吩-4,8-二酮（dithiophene-4,8-dione）旋涂薄膜覆蓋層的光陽極新概念。該覆蓋層在體異質(zhì)結(jié)（BHJ）薄膜中能顯著延長空穴（正電荷載流子）的壽命（可達秒級）。當這種光陽極與析氫鉑陰極電耦合時，在操作條件下觀察到長壽命的空穴極化子態(tài)。這些長壽命空穴顯著增強了旋涂在光陽極上的薄膜覆蓋層對過氧化氫（H?O?）的氧化性能，實現(xiàn)了約6.5 mA cm?2（在1.23 V vs. RHE下）的無催化劑氧化性能，并在851 nm激發(fā)光下實現(xiàn)了17.5%的外量子效率（EQE）。該設(shè)計解決了半導(dǎo)體中光生電荷壽命短的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，提高了光電催化效率和穩(wěn)定性。

高腐殖質(zhì)熱帶水生生態(tài)系統(tǒng)中溶解有機質(zhì)的光化學(xué)礦化：水色的模糊調(diào)控作用

光化學(xué)礦化是水生生態(tài)系統(tǒng)中溶解有機碳（DOC）完全氧化的重要途徑。DOC濃度、水色（由腐殖質(zhì)導(dǎo)致）、太陽輻射強度、DOC的成巖狀態(tài)和氧氣可用性是已知的調(diào)控因素。本研究首次在極端DOC濃度和水色條件下評估這些因素的重要性，目標包括：優(yōu)化熱帶腐殖/超腐殖水生生態(tài)系統(tǒng)光降解研究方法；

改性石墨表面鈷配合物在中性pH水中穩(wěn)定生產(chǎn)綠色氫氣

研究開發(fā)了三種新型分子電極，通過將環(huán)境友好的鈷基電催化劑（卟啉、酞菁和類咕啉配體框架）錨定在吡啶修飾的石墨箔（GpF）表面，實現(xiàn)中性pH（pH 7.1）條件下的高效水還原制氫。鈷卟啉電極性能最優(yōu)，起始過電位為-740 mV（vs. RHE，電流密度2.5 mA/cm2），塔菲爾斜率為103 mV/dec，且運行7小時保持穩(wěn)定，產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化頻率（TOF）達0.45 s?1。鈷酞菁和維生素B??（類咕啉）電極的過電位更高（-825 mV和-830 mV），穩(wěn)定性略低。鈷卟啉電極的活性隨時間提升（3小時內(nèi)過電位降低>200 mV），歸因于水分子配位鈷中心形成Co-OH?活性物種。

基于光吸收平衡的BiVO4/PM6:Y6緊湊型串聯(lián)器件的無偏壓太陽能-氫能轉(zhuǎn)換

該研究設(shè)計并實現(xiàn)了一種緊湊型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，結(jié)合高透明度的BiVO?光陽極和帶隙為1.3 eV的PM6:Y6有機太陽能電池（OPV）。通過引入光子多層結(jié)構(gòu)（TiO?/SiO?交替）優(yōu)化光吸收分布，使BiVO?在短波長區(qū)域的光吸收顯著增強，同時減少OPV在紫外區(qū)的無效吸收。這種設(shè)計使無偏壓太陽能-氫能（STH）轉(zhuǎn)換效率提升25%，達到1.93%，為緊湊型串聯(lián)光電器件逼近理論極限效率（~20%）提供了新路徑。

鈷負載氮化碳在木質(zhì)纖維素生物質(zhì)組分中表現(xiàn)出增強的光催化產(chǎn)氫性能

利用生物質(zhì)光催化產(chǎn)氫是可持續(xù)能源生產(chǎn)的重要途徑。研究者制備了以鈷（Co）作為氧化助催化劑的氮化碳（CN），記為CNx/Co，通過可見光照射下光重整木質(zhì)纖維素生物質(zhì)組分提升光催化產(chǎn)氫性能。450°C熱沉積鈷形成混合價態(tài)CoO，在析氫反應(yīng)（HER）過程中Co2?逐漸向Co3?轉(zhuǎn)化。與無鈷CN相比，0.3 wt%和0.6 wt%鈷負載的材料在405 nm光照下以葡萄糖為犧牲電子供體時，表觀量子產(chǎn)率（AQY）提高至兩倍（分別為3.0%、2.8% vs 1.4%）。時間分辨光譜表明鈷在亞納秒時間尺度提取電荷并促進長壽命電荷形成。值得注意的是，以纖維素和木質(zhì)素為氧化底物時仍觀察到光催化活性（AQY分別為0.2%和0.1%），表明無需復(fù)雜預(yù)處理即可氧化豐富生物質(zhì)，對廢棄物升級回收具有應(yīng)用潛力。

硫代葡萄糖衍生的四硫化物：一種獨特的聚硫化物模型化合物

摘要指出聚硫化物（RSSnSR, n≥1）在氧化還原生物學(xué)中因作為H?S和過硫化物前體而受到關(guān)注，但現(xiàn)有生物研究工具主要局限于半胱氨酸和谷胱甘肽衍生的聚硫化物。本研究首次報道了一種基于碳水化合物的新型聚硫化物——硫代葡萄糖四硫化物（TGS4）。該化合物具有優(yōu)異的水溶性和穩(wěn)定性，實驗證明其可釋放H?S和過硫化物，并表現(xiàn)出抗氧化活性。細胞實驗顯示TGS4能顯著提升細胞內(nèi)硫烷硫水平（尤其是過硫化物/三硫化物），表明其是聚硫化物研究的有效工具。

基于谷氨酰胺酶阻斷的腫瘤膜包被CB-839/IR-780納米粒子改善光動力療法

光動力療法（PDT）因腫瘤微環(huán)境（TME）缺氧及還原性物質(zhì)（如GSH、NADPH）過表達導(dǎo)致活性氧（ROS）殺傷效果受限。本研究構(gòu)建了一種新型納米粒子IRCB@M，通過自組裝光敏劑IR-780和谷氨酰胺酶抑制劑CB-839，并用腫瘤細胞膜包裹實現(xiàn)同源靶向。該納米粒子通過阻斷谷氨酰胺代謝通路，同時抑制有氧呼吸（減少氧耗）和降低還原性物質(zhì)水平（削弱抗氧化能力），在體外和體內(nèi)實驗中顯著增強PDT對胃癌的殺傷效果。

持久發(fā)光納米傳感器：一種基于光極的通用平臺，用于生物系統(tǒng)中的無自發(fā)熒光傳感

摘要提出熒光納米傳感器面臨生物樣本自發(fā)熒光的干擾問題。研究通過將光極傳感技術(shù)與近紅外發(fā)光的ZnGa?O?:Cr3?持久發(fā)光納米粒子（PLNPs）結(jié)合，開發(fā)了名為"持久發(fā)光納米傳感器（PLNs）"的納米復(fù)合材料。該平臺通過時間分辨發(fā)光檢測機制（延遲發(fā)光），在胎牛血清（FBS）中定量K?和pH，并在釀酒酵母培養(yǎng)中比率監(jiān)測O?代謝，成功克服了自發(fā)熒光干擾。

鈉錳鐵氧體水分解循環(huán)：揭示熔融堿金屬碳酸鹽中固液界面的影響

該研究探討了用不同共晶/共析堿金屬碳酸鹽混合物替代鈉錳鐵氧體熱化學(xué)水分解循環(huán)中的Na?CO?的效果。實驗表明，使用共析混合物（Li?.??Na?.??）?CO?時，首次循環(huán)后氫氣生成速度更快，但所有混合物的氫氣產(chǎn)量隨循環(huán)次數(shù)顯著下降。研究發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽的部分熔化促進離子擴散，但熔融碳酸鹽導(dǎo)致燒結(jié)現(xiàn)象加劇，降低循環(huán)可逆性。純Na混合物表現(xiàn)出最高的氫氣生產(chǎn)可逆性，而高Li或含K的混合物在首次循環(huán)后幾乎無氫氣生成。

基于Shewanella oneidensis的人工導(dǎo)電微環(huán)境用于氫氣增產(chǎn)

該研究開發(fā)了一種將Shewanella oneidensis（S. oneidensis）與石墨烯、聚多巴胺（PDA）和海藻酸鈣整合的人工導(dǎo)電微環(huán)境（微生態(tài)位），用于增強氫氣（H?）生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，微環(huán)境內(nèi)的呼吸代謝誘導(dǎo)局部缺氧條件，同時導(dǎo)電材料（如石墨烯）促進了細胞間電子轉(zhuǎn)移，將胞外電子逆向傳遞至周質(zhì)氫酶，使產(chǎn)氫速率比游離S. oneidensis提高12.7倍。此外，該微環(huán)境生物相容性良好，可持續(xù)產(chǎn)氫30天。

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