半导体-微生物界面电子传递及其在环境领域的应用

半导体-微生物复合体系在污染物深度降解、 合成有价化学品及元素生物地球化学循环等领域发挥着重要作用, 其界面反应过程的核心是电子转移. 本文重点阐述了微生物/半导体界面上微生物的种类和功能、 半导体的种类及光催化机制, 总结了半导体-微生物界面的直接和间接电子传递途径, 讨论了强化界面电子传递的方法以及半导体与微生物系统的稳定性, 介绍了近年来半导体-微生物复合体系在污染物转化、 化学品合成以及资源循环利用方面的应用现状, 以期为半导体-微生物复合体系的设计及其环境领域应用提供指导.     

Recessed-gate quasi-enhancement-mode AlGaN/GaN high electron mobility transistors with oxygen plasma treatment

In this paper,the enhancement-mode AlGaN/GaN HEMT combined with the low damage recessed-gate etching and the optimized oxygen plasma treatment was fabricated.Scanning electron microscope/energy dispersive spectrometer(SEM/EDS) method and x-ray photoelectron spectroscopy(XPS) method were used to confirm the formation of oxides.Based on the experimental results,the obtained enhancement-mode HEMT exhibited a threshold voltage of 0.5 V,a high peak transconductance of 210 mS/mm,and a maximum drain current of 610 mA/mm at the gate bias of 4 V.Meanwhile,the on/off current ratio of enhancement-mode HEMT was as high as 10~8,drain induced barrier lowering(DIBL) was as low as 5 raV/V,and subthreshold swing(SS) of 80 mV/decade was obtained.Compared with the conventional HEMT,the Schottky reverse current of enhancement-mode HEMT was three orders of magnitude lower,and the off-state breakdown voltage of which was higher.In addition,a power gain cutoff frequency(/max) of the enhancement-mode HEMT was larger than that of the conventional one.     

革兰氏阳性电活性菌的电子传递及其应用

电活性菌将电子从胞内转移至胞外电子受体或者将胞外电子转移至胞内的过程为胞外电子传递,其在微生物群落间的电子传递及元素的地球化学循环过程中发挥重要作用。电活性菌的胞外电子传递研究前期主要集中于革兰氏阴性菌,由于革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的膜结构/厚度明显不同,因此二者的电子跨膜传递途径差异明显。革兰氏阳性菌因分布广泛且可在高温、低pH、高pH和高盐等环境中生存,其电活性和电子传递机制也逐渐引起关注。本文归纳总结了革兰氏阳性电活性菌的电子传递类型,基于厚壁菌门、放线菌门和绿弯菌门的分类阐述胞外电子传递的研究进展,分析了革兰氏阳性电活性菌在污染物降解、生物能源和工业制品合成等方面的应用,并展望了未来的发展方向。     

微生物燃料电池生物阴极

微生物燃料电池(microbial fuel cells, MFCs)利用微生物处理废水的同时产电,是一种清洁可再生能源技术。近年来新兴起的生物阴极是指阴极室中的功能微生物附着在电极表面形成生物膜,电子由电极传递给微生物并发生相应的生物电化学反应;是微生物燃料电池研究的一个重要方向。本文根据厌氧、好氧操作体系的不同将生物阴极进行分类;归纳总结了微生物组成、电极和分隔材料的研究进展,探讨了生物阴极在去除污染物和生成高附加值产品中的实际应用,并提出了其将来发展的可能方向。     

绿脓杆菌阳极的微生物燃料电池含溶解氧性能研究

本文研究了绿脓杆菌分泌的电子中介体绿脓菌素与电极之间的反应,并探讨了溶解氧的影响. 通过循环伏安曲线、测试电极开路电位等方法,确定绿脓菌素阳极反应是受扩散控制的可逆反应. 菌液的溶解氧浓度在一定范围内（0 ~ 1.6 mg.L^-1）对绿脓菌素和电极之间的反应影响不大. 微生物燃料电池的极化曲线表明,当溶解氧为1.6 mg.L^-1时,微生物燃料电池输出电流下降了7%,对绿脓杆菌阳极的微生物燃料电池影响不大.