甲烷氧化菌利用甲烷生产聚羟基脂肪酸的研究进展

化学合成塑料主要来自于不可再生的化石能源,化学合成塑料的大量使用既消耗了大量能源物质,也带来了严重的环境问题。而生物合成的高分子化合物聚羟基脂肪酸,具有与合成塑料相似的物理性质,生产原料具有可再生性,同时在环境能快速降解,结构多样可以满足不同用途等多种优点,成为合成塑料最佳的替代品。甲烷氧化菌能以甲烷为唯一碳源和能源物质生长,并在细胞内合成大分子聚羟基脂肪酸。利用甲烷氧化菌转化甲烷合成聚羟基脂肪酸不仅可以大幅降低生产成本,同时也减少了温室气体的排放。本文就甲烷氧化菌合成聚羟基脂肪酸的生物代谢途径,甲烷为原料生产聚羟基脂肪酸的方法及优缺点等方面进行了分析。     

不同波长的光对生物柴油氧化安定性的影响

为了研究光对生物柴油氧化安定性的影响,以小桐子生物柴油为研究对象,在20 ℃下用不同波长的光照射处理48 h,并对处理后的样品进行氧化安定性分析。 结果表明,不同波长的光对生物柴油氧化的促进作用是不同的,以紫光为代表的短波长光对小桐子油生物柴油氧化的促进作用最强,其诱导期由5.12 h降至2.65 h,减少48%;波长较长的红光对生物柴油氧化的促进作用最弱,其诱导期降至4.61 h,减少10%。 对不同波长的光处理的生物柴油进行酸值滴定、成分分析和紫外表征,结果表明,随着光波长的减小,生物柴油的酸值从0.2577 mg/g 增加到0.3438 mg/g;含有两个碳碳双键的亚油酸甲酯的相对含量降低;共轭双键的吸收峰增大。 说明光波长越短,对生物柴油氧化的促进作用越强。     

二氧化碳存在下甲烷氧化细菌催化甲烷生物合成甲醇

 在甲烷单加氧酶和脱氢酶系的作用下,甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium IMV 3011可以把甲烷氧化成二氧化碳. 在反应体系中充入一定比例的二氧化碳后,检测到了甲醇的积累. 混合气中CO2,CH4,O2和N2的体积比为2∶1∶1∶1时甲醇的积累量达到最大. 在超滤膜反应器中进行了连续反应,利用反应混合气产生的压力将生成的甲醇从反应体系中分离. 连续反应198 h后甲醇的积累量没有明显下降.     

原位FT-IR技术在研究甲烷氧化反应中的应用*

综述了原位FT-IR技术在研究甲烷氧化反应中的应用,介绍了近年来运用原位FT-IR技术在甲烷氧化偶联反应活性氧物种和甲烷部分氧化反应机理上取得的研究结果,讨论了不同催化剂体系上氧物种的种类和实验条件对甲烷部分氧化反应机理的影响。原位FT-IR峰的识别与归属技术的进步会使其在催化反应的机理和历程的研究中得到更广泛的应用。     

甲烷在BaPrO3上的氧化偶联

以碱土金属Ba、Sr代替碱金属与氧化能力较强的Pr、Ce相匹配,可以得到稳定性、活性都更好的催化剂。对于Ba-Pr二元体系,组成为BaPrO_3者C_2的收率及选择性可达极大值,在1083 K及CH_4:O_2=5:1条件下,经100 h反应考察,始终保持恒定的反应性能:甲烷转化率为20％,C_2选择性可达57％。催化剂的反应性能与催化剂组成的关系表明,碱性与氧化能力之间有协同作用。XRD结果表明,Ba和Sr离子分别进入了PrO(1.8)和CeO_2的晶格,抑制其燃烧性能。动力学研究结果支持了这种推测:甲烷氧化偶联反应的控制步骤是甲烷分子在PrO_(1.8)相上的C-H键断裂。     

甲烷氧化菌素-铜配合物催化过氧化氢氧化对苯二酚

为了探讨甲烷氧化菌素(Mb)-铜配合物(Mb-Cu)模拟过氧化物酶的可行性, 利用HP20大孔树脂、 Supelco LC-C₁₈固相萃取和固定化金属亲和层析从甲基弯菌IMV3011中分离纯化得到Mb. 铬天青比色法显示Mb具有铜亲和性. 通过液相色谱-飞行时间质谱联用仪、 紫外光谱和荧光光谱对Mb结构进行了表征. 使用Mb-Cu配合物作为过氧化物酶模拟物, 利用紫外-可见分光光度法研究了Mb-Cu催化过氧化氢氧化对苯二酚的动力学. 考察了体系温度、 Mb-Cu添加量及过氧化氢浓度对催化反应的影响, 发现Mb-Cu符合生物催化剂条件影响的一般规律, 但比生物酶具有更高的热稳定性. 研究结果表明, Mb-Cu可作为催化氧化对苯二酚的过氧化物酶模拟酶.     

离子液体在生物柴油合成中的应用进展

介绍了合成生物柴油常用的酯交换方法以及离子液体的定义、结构、性质和制备方法, 简单描述了酸性离子液体作为催化剂在酯化反应中的应用, 综述了离子液体在生物柴油合成中的应用进展并展望了其应用前景.     

甲烷氧化细菌的铜捕获机理

甲烷是大气中主要温室气体之一. 由于甲烷排放的增加, 近200年来其在大气中的含量以每年1%的速度急剧上升, 对温室效应贡献已达到15%～20%. 广泛存在于自然界中的甲烷氧化细菌 (Methanotrophic bacteria或 Methane-oxidizing bacteria) 能够以甲烷为唯一碳源和能源进行生长, 通过甲烷单加氧酶(Methane monooxygenase, MMO)开始的一个酶系将甲烷最终代谢成二氧化碳和水, 并在此过程中获得生长所需的碳骨架和能量.     

锂在甲烷氧化偶联催化剂中的助催化作用

自Lunsford等首次报道在Li/MgO催化剂上的甲烷氧化偶联(OCM)以来,许多研究者相继报道了添加碱金属对该反应的影响,其中以Li的添加最受关注。Li在OCM反应中对提高C_2烃选择性的作用最为明显,因而弄清Li在这一反应中的作用十分必要。本文讨论了Li在几个有代表性的碱土(CaO)及稀土(La_2O_3)中的存在形式与生成C_2产物的关系。     

固体超强碱氧化钙催化制备生物柴油及其精制工艺

 以麻风果油为原料,研究了固体超强碱氧化钙在生物柴油制备工艺中的催化性能,考察了催化剂的焙烧温度、反应温度、反应时间、催化剂用量及醇油比对转化率的影响,确定了最优化的反应条件. 对产品脱钙精制工艺进行了研究, 考察了三种络合剂的脱钙性能. 结果表明,柠檬酸是一种很好的可用于生物柴油的脱钙剂,精制后生物柴油的主要指标符合国内外同类产品的标准.     

无机氧化剂在光催化氧化技术中的应用

光催化氧化作为高级氧化技术的一种在环境保护领域具有重要的应用前景。就目前而言,量子效率低、反应速度慢等缺点制约了光催化氧化的应用。投加无机氧化剂能够通过抑制空穴电子对的复合及产生其它氧化物种等方式强化光催化、提高光催化效率,推进光催化在实际中应用的进程。本文较详细地阐述了不同无机氧化剂强化光催化的机理、研究进展,并对无机氧化剂在光催化氧化中的应用前景进行展望。     

固载氧化剂在有机合成中的应用

对近15年来主要的固载氧化剂在有机合成中的应用进行了综述。参考文献71篇。     

金属-有机骨架材料中甲烷吸附机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了甲烷在MOF-5中的吸附位置、吸附构型和吸附能. 结果表明: 吸附位置主要有四种, Zn₄O簇为最佳吸附位, 其吸附能为17.38 kJ•mol^－1, 高于沸石中的甲烷吸附能. 从吸附能与MOF-5的结构关系分析得出: 在苯环中引入给电子基团, 有利于增强甲烷与MOFs的吸附作用; 引入含氧等极性官能团, 将增加甲烷吸附位, 有利于提高吸附储存量.     

Adsorption Study of Methane on Activated Meso-carbon Microbeads by Density Functional Theory

A combined method of density functional theory (DFT) and statistics integral equation (SIE) for the determination of the pore size distribution (PSD) is developed based on the experimental adsorption data of nitrogen on activated mesocarbon microbead (AMCMB) at 77K. The pores of AMCMB are described as slit-shaped with PSD.Based on the PSD, methane adsorption and phase behavior are studied by the DFT method. Both nitrogen and methane molecules are modeled as Lennard-Jones spherical molecules, and the well-known Steele‘s 10-4-3 potential is used to represent the interaction between the fluid molecule and the solid wall. In order to test the combined method and the PSD model, the Intelligent Gravimetric Analyzer (IGA-003) was used to measure the adsorption of methane on the AMCMB. The DFT results are in good agreement with the experimental data. Based on these facts,we predict the adsorption amount of methane, which can reach 32.3ω at 299K and 4 MPa. The results indicate that the AMCMBs are a good candidate for adsorptive storage of methane and natural gas. In addition, the capillary condensation and hysteresis phenomenon of methane are also observed at 74.05K.     

超低密度气凝胶的制备及应用

超低密度气凝胶是一类具有超轻质特性的多孔固体材料,较常规气凝胶具有更高的孔隙率与更为多样化的表面特性,其独特的物理与化学性质使其作为新型纳米多孔材料在诸多新兴领域得到了重要应用。在制备过程中保留超低密度气凝胶高度发达的三维孔隙结构,以及在实际应用中发挥超低密度气凝胶独特的功能特性是气凝胶领域近年来的研究重点之一。本文按照超低密度气凝胶的主要类型综述了该材料制备技术的最新研究进展,探讨了其在空间探测、阻燃隔热、储能、吸附、催化以及传感领域的应用方式;通过分析目前研究中存在的主要问题,对未来的发展方向,如突破常压干燥制备技术、开展各类复合气凝胶或结构有序可控的超低密度气凝胶的制备、系统性地研究超轻质特性对气凝胶特定功能的影响规律等进行了展望。     

固定化脂肪酶催化高酸废油脂酯交换生产生物柴油

 探讨了固定化脂肪酶Novozym 435催化高酸废油脂与乙酸甲酯酯交换生产生物柴油. Novozym 435能催化高酸废油脂与乙酸甲酯的酯交换反应,反应24 h后甲酯产率为77.5%,但该值大大低于以精制玉米油为原料时的甲酯产率(86.2%). 系统研究了反应体系中的水、游离脂肪酸和乙酸对反应的影响. 当反应体系中的水含量低于0.05%时,水对酶反应速率和甲酯产率影响甚小,而水含量高于0.05%时,酶反应速率和甲酯产率随着水含量的增加而降低. 游离脂肪酸对反应有较大影响,甲酯产率随着游离脂肪酸含量的增加而急剧下降. 乙酸甲酯与游离脂肪酸反应产生的副产物乙酸是导致甲酯产率显著下降的原因. 在反应体系中添加适量(油重的10%)的有机碱三羟甲基氨基甲烷或三乙胺可有效提高酶促高酸废油脂的酯交换反应速率和甲酯产率,使反应12 h后的甲酯产率分别达到85.9%和80.8%; 碱的加入还提高了酶的操作稳定性,添加有机碱三羟甲基氨基甲烷或三乙胺可使反应10批次后Novozym 435的相对酶活力分别由对照值86%提高到97%和93%.     

高性能甲烷催化燃烧催化剂的制备及其在天然气催化燃烧热水器上的应用

 以镧改性的Ce-Zr-O固溶体储氧材料和钇、锆改性的氧化铝(YSZ-Al2O3)的混合物为载体,浸渍活性组分Co3O4+Fe2O3+MnO2,以蜂窝状堇青石陶瓷材料为基体,制备了甲烷催化燃烧催化剂,考察了该催化剂老化前后的活性,并将其用于强鼓式家用天然气催化燃烧热水器. 结果表明,该催化剂具有很高的活性和稳定性. 使用此催化剂的天然气催化燃烧热水器的热效率达到101.1%, 同时烟气中CO和NOx污染物的排放浓度分别为0.014%和0.003%, 该热水器具有高效节能和环境友好双重优点.     

Ca,Sr共掺杂铈氧化物及其在甲烷氧化偶联反应中的应用

采用柠檬酸法制备了Ca,Sr共掺杂的CeO_2催化剂,发现共掺杂催化剂较单掺杂或未掺杂催化剂呈现出更好的催化甲烷氧化偶联(OCM)反应性能.通过表征可知,Ca,Sr共掺杂催化剂的物相为CeO_2和SrCO_3,Ca高度分散或掺杂于CeO_2之中;CeO_2的粒径明显变小;表面呈中等程度碱性;Ce基催化剂上的亲电氧物种数量随着碱土金属的掺杂而增大,亲电氧物种与晶格氧摩尔比(O_2-2+O-2)/O-2的大小顺序(CeSrCaCe SrCeO_2)与C2选择性一致;且SrCO_3相的存在有助于Ce基氧化物催化甲烷氧化偶联反应(OCM)性能的改善.