二氧化碳(CO₂)還原的研究受到廣泛關(guān)注并取得許多進(jìn)展。隨著二氧化碳還原反應(yīng)熱力學(xué)與動力學(xué)研究的深入,使無機(jī)催化CO₂還原技術(shù)得到長足的發(fā)展并開發(fā)出多種性能優(yōu)異的催化劑,在進(jìn)行CO₂還原的過程中具有極高的能量轉(zhuǎn)化效率。隨著微生物固碳途徑的揭示與基因工具箱的完善,生物催化CO₂還原技術(shù)不斷成熟并取得突破。多種化能自養(yǎng)型微生物可以通過代謝氫氣或甲酸獲得還原力來進(jìn)行CO₂還原,生產(chǎn)高附加值化合物或生物燃料。但是,目前無機(jī)催化的還原產(chǎn)物主要為C₁化合物;生物催化在還原過程中需要外界環(huán)境供給還原力。因此集成了無機(jī)催化與生物催化優(yōu)勢的無機(jī)-生物雜合催化系統(tǒng)正在成為一種優(yōu)選策略。這種雜合系統(tǒng)可由無機(jī)催化部分收集光能或電能轉(zhuǎn)化為還原力,并供給生物催化部分用于CO₂還原和高附加值化學(xué)品生產(chǎn)。雜合系統(tǒng)在CO₂還原方面具有能量轉(zhuǎn)化效率高,產(chǎn)物特異性高和產(chǎn)物附加值高的特點(diǎn)。在本課題中,我們開發(fā)了一個無機(jī)-生物雜合催化系統(tǒng)。這個雜合系統(tǒng)包...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 CO₂ 的常見還原方式
        1.2.1 無機(jī)催化CO₂ 還原
        1.2.2 微生物固定CO2

    1.3 人工-生物雜合系統(tǒng)還原CO₂

        1.3.1 電驅(qū)動型雜合催化系統(tǒng)
        1.3.2 光驅(qū)動型雜合催化系統(tǒng)
    1.4 羅爾斯通氏菌概述
    1.5 聚羥基丁酸酯概述
    1.6 研究工作的提出
        1.6.1 研究意義與目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
第2章 材料和方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 菌株
        2.1.2 引物
        2.1.3 質(zhì)粒
        2.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑與耗材
        2.1.5 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.6 培養(yǎng)基與反應(yīng)試劑
    2.2 分子生物操作方法
        2.2.1 微生物的接種與保存
        2.2.2 微生物的質(zhì)粒提取
        2.2.3 基因片段的PCR擴(kuò)增與回收
        2.2.4 瓊脂糖凝膠電泳
        2.2.5 瓊脂糖凝膠片段回收
        2.2.6 酶切反應(yīng)
        2.2.7 DNA產(chǎn)物純化回收
        2.2.8 連接反應(yīng)
        2.2.9 無縫克隆組裝
        2.2.10 大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的制備
        2.2.11 大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化
        2.2.12 結(jié)合轉(zhuǎn)移
        2.2.13 菌落PCR
    2.3 光催化劑制備與產(chǎn)物檢測方法
        2.3.1 光催化劑制備
        2.3.2 甲酸產(chǎn)物檢測
    2.4 微生物培養(yǎng)與產(chǎn)物檢測方法
        2.4.1 微生物發(fā)酵預(yù)培養(yǎng)
        2.4.2 PHB產(chǎn)物檢測
    2.5 雜合系統(tǒng)的組裝與樣品處理
        2.5.1 雜合系統(tǒng)的組裝
        2.5.2 發(fā)酵樣品的處理
第3章 雜合系統(tǒng)適配與構(gòu)建
    3.1 無機(jī)催化部分探索
        3.1.1 電子犧牲劑的種類與濃度探索
        3.1.2 光功率密度探索
        3.1.3 催化劑的濃度探索
    3.2 生物催化部分探索
        3.2.1 生物相容性探索
        3.2.2 微生物代謝甲酸情況探索
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 電子犧牲劑的種類與濃度對甲酸產(chǎn)量的影響
        3.3.2 光功率密度對甲酸產(chǎn)量的影響
        3.3.3 催化劑濃度對甲酸產(chǎn)量的影響
        3.3.4 微生物生長影響
        3.3.5 微生物代謝甲酸情況
    3.4 本章小結(jié)
第4章 雜合系統(tǒng)優(yōu)化與探索
    4.1 雜合系統(tǒng)的優(yōu)化與模擬實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 光功率密度的優(yōu)化
        4.1.2 光照類型的優(yōu)化
        4.1.3 催化劑濃度的優(yōu)化
        4.1.4 微生物的預(yù)培養(yǎng)優(yōu)化
        4.1.5 晝夜循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)
    4.2 雜合系統(tǒng)中催化劑與微生物的表征
        4.2.1 SEM表征
        4.2.2 TEM表征
        4.2.3 IR表征
        4.2.4 XRD表征
        4.2.5 XPS表征
        4.2.6 細(xì)胞內(nèi)ROS水平表征
        4.2.7 細(xì)胞活性表征
    4.3 還原力傳遞方式探究
    4.4 雜合系統(tǒng)總能量轉(zhuǎn)化率計(jì)算
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 光功率密度優(yōu)化結(jié)果
        4.5.2 光照類型優(yōu)化結(jié)果
        4.5.3 催化劑濃度優(yōu)化結(jié)果
        4.5.4 微生物預(yù)培養(yǎng)優(yōu)化結(jié)果
        4.5.5 晝夜循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.5.6 SEM表征
        4.5.7 TEM表征
        4.5.8 IR表征
        4.5.9 XRD表征
        4.5.10 XPS表征
        4.5.11 細(xì)胞內(nèi)ROS檢測結(jié)果
        4.5.12 細(xì)胞活性表征結(jié)果
    4.6 還原力傳遞方式探究結(jié)果
    4.7 總能量轉(zhuǎn)化率計(jì)算結(jié)果
    4.8 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論和展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3940116

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