本文主要研究内容
作者赵婷婷,冯光辉,陈为,宋艳芳,董笑,李桂花,张海娇,魏伟（2019）在《二氧化碳的人工生物转化（英文）》一文中研究指出：CO2是最主要的温室气体,也是重要的碳氧资源.从资源和能源发展战略角度,利用低品阶可再生能驱动CO2转化合成化学品,将为CO2资源化利用和可再生能转化并存储为化学能提供极大的发展空间,具有重大意义.目前,利用可再生能光电催化CO2转化利用的研究方兴未艾,而人工生物转化CO2作为重要的合成化学品新途径也受到越来越多的关注.通过模拟自然界中植物和微生物等的自然光合作用过程,设计和构建出人工光合体系,可使人工生物转化CO2以更加高效的方式转化CO2合成化学品.人工生物转化CO2合成化学品是电催化、光催化和光电催化CO2等过程的重要补充,主要包括微生物电合成、无机-生物杂化光合系统、PSII复合体系和代谢工程等关键技术.微生物电合成（microbial electrosynthesis, MES）是在生物电化学系统中利用特定的微生物作为生物催化剂,以电能作为能量输入,通过生物反应将CO2还原成多碳化合物的最有前途的新兴技术之一.用于MES的细菌和酶具备合成单一产物的功能,对于合成目标产物具有100%的选择性.以太阳能、风能等低品阶可再生电能作为其驱动能量,从而使MES成为一种更绿色和可持续的CO2转换技术.MES中CO2转化为高附加值化学品和生物燃料仍处于初步阶段,有许多技术和经济挑战需要解决,如低能量利用效率和CO2转化率.无机-生物杂化光合体系（photosynthetic biohybrid systems, PBSS）是由细菌或酶固定在无机半导体光催化剂上组成的新型光驱动装置,将高效无机光催化剂与酶催化剂或细胞有机体结合起来,以接近或超过自然光合作用或单独化学催化的效率选择性地固定CO2.PBSS可在温和条件下以成本效益高的方式高选择性获得目标产物,并且具有合成大量长链碳分子的能力.该装置也可以理解为是MES反应器以太阳能为动力,或对MES电极进行改造,使其能够直接捕获光能,从而有效地成为一种比天然光合作用具有更高太阳能效率的人工光合作用装置.PBSS目前还处于发展的初级阶段,虽然可以获得更高的太阳能转换效率（10%-20%）,但进行实际应用仍有不少困难.其中主要的挑战在于选择可兼容的光采集系统和高效的生物固碳元件,以及生物和非生物组分的无缝集成,即要克服跨生物和非生物界面上的电荷转移屏障.PSII复合体系是最近提出来的一种由天然光合系统二（photosyntheticsystemII, PSII）和人工光催化剂组成的,或用PSII对MES电极进行修饰,辅助MES对CO2还原的人工光化学体系.与PBSS相比, PSII复合体系的生物酶是PSII,可以再现PSII的生物特征如优秀的光采集能力, PSII可以高效捕获可见太阳光光谱所有波长的能量,并且有效地利用该能量驱动水分解产氢,这也是无机光催化剂不具有的优势.研究人员对利用PSII组装在电极上的光伏转换系统进行了大量研究,并将其应用于CO2光电化学合成,目前已取得初步进展.代谢工程（metabolicengineering）是根据细胞代谢网络对细胞代谢途径进行合理设计,并利用分子生物学手段如重组DNA技术有目的地设计和调控生物体中已有的代谢网络和表达调控网络,从而实现更高效的生物化学转化、能量转移以及积累目标产物的应用学科.目前,代谢工程被大量应用于光合生物固碳,进一步优化CO2到生物量或其他有机碳化合物的资源化利用.通过对代谢工程的研究,提高认识、设计和改造细胞代谢CO2的能力,从而获得低能耗、高效率的固碳途径,推动生物固碳工业技术进步.本文总结了近年来基于上述CO2人工生物转化关键技术在合成不同碳数化合物方面所取得的重要研究成果,并对其未来发展趋势进行了展望.
Abstract
CO2shi zui zhu yao de wen shi qi ti ,ye shi chong yao de tan yang zi yuan .cong zi yuan he neng yuan fa zhan zhan lve jiao du ,li yong di pin jie ke zai sheng neng qu dong CO2zhuai hua ge cheng hua xue pin ,jiang wei CO2zi yuan hua li yong he ke zai sheng neng zhuai hua bing cun chu wei hua xue neng di gong ji da de fa zhan kong jian ,ju you chong da yi yi .mu qian ,li yong ke zai sheng neng guang dian cui hua CO2zhuai hua li yong de yan jiu fang xing wei ai ,er ren gong sheng wu zhuai hua CO2zuo wei chong yao de ge cheng hua xue pin xin tu jing ye shou dao yue lai yue duo de guan zhu .tong guo mo ni zi ran jie zhong zhi wu he wei sheng wu deng de zi ran guang ge zuo yong guo cheng ,she ji he gou jian chu ren gong guang ge ti ji ,ke shi ren gong sheng wu zhuai hua CO2yi geng jia gao xiao de fang shi zhuai hua CO2ge cheng hua xue pin .ren gong sheng wu zhuai hua CO2ge cheng hua xue pin shi dian cui hua 、guang cui hua he guang dian cui hua CO2deng guo cheng de chong yao bu chong ,zhu yao bao gua wei sheng wu dian ge cheng 、mo ji -sheng wu za hua guang ge ji tong 、PSIIfu ge ti ji he dai xie gong cheng deng guan jian ji shu .wei sheng wu dian ge cheng （microbial electrosynthesis, MES）shi zai sheng wu dian hua xue ji tong zhong li yong te ding de wei sheng wu zuo wei sheng wu cui hua ji ,yi dian neng zuo wei neng liang shu ru ,tong guo sheng wu fan ying jiang CO2hai yuan cheng duo tan hua ge wu de zui you qian tu de xin xing ji shu zhi yi .yong yu MESde xi jun he mei ju bei ge cheng chan yi chan wu de gong neng ,dui yu ge cheng mu biao chan wu ju you 100%de shua ze xing .yi tai yang neng 、feng neng deng di pin jie ke zai sheng dian neng zuo wei ji qu dong neng liang ,cong er shi MEScheng wei yi chong geng lu se he ke chi xu de CO2zhuai huan ji shu .MESzhong CO2zhuai hua wei gao fu jia zhi hua xue pin he sheng wu ran liao reng chu yu chu bu jie duan ,you hu duo ji shu he jing ji tiao zhan xu yao jie jue ,ru di neng liang li yong xiao lv he CO2zhuai hua lv .mo ji -sheng wu za hua guang ge ti ji （photosynthetic biohybrid systems, PBSS）shi you xi jun huo mei gu ding zai mo ji ban dao ti guang cui hua ji shang zu cheng de xin xing guang qu dong zhuang zhi ,jiang gao xiao mo ji guang cui hua ji yu mei cui hua ji huo xi bao you ji ti jie ge qi lai ,yi jie jin huo chao guo zi ran guang ge zuo yong huo chan du hua xue cui hua de xiao lv shua ze xing de gu ding CO2.PBSSke zai wen he tiao jian xia yi cheng ben xiao yi gao de fang shi gao shua ze xing huo de mu biao chan wu ,bing ju ju you ge cheng da liang chang lian tan fen zi de neng li .gai zhuang zhi ye ke yi li jie wei shi MESfan ying qi yi tai yang neng wei dong li ,huo dui MESdian ji jin hang gai zao ,shi ji neng gou zhi jie bu huo guang neng ,cong er you xiao de cheng wei yi chong bi tian ran guang ge zuo yong ju you geng gao tai yang neng xiao lv de ren gong guang ge zuo yong zhuang zhi .PBSSmu qian hai chu yu fa zhan de chu ji jie duan ,sui ran ke yi huo de geng gao de tai yang neng zhuai huan xiao lv （10%-20%）,dan jin hang shi ji ying yong reng you bu shao kun nan .ji zhong zhu yao de tiao zhan zai yu shua ze ke jian rong de guang cai ji ji tong he gao xiao de sheng wu gu tan yuan jian ,yi ji sheng wu he fei sheng wu zu fen de mo feng ji cheng ,ji yao ke fu kua sheng wu he fei sheng wu jie mian shang de dian he zhuai yi bing zhang .PSIIfu ge ti ji shi zui jin di chu lai de yi chong you tian ran guang ge ji tong er （photosyntheticsystemII, PSII）he ren gong guang cui hua ji zu cheng de ,huo yong PSIIdui MESdian ji jin hang xiu shi ,fu zhu MESdui CO2hai yuan de ren gong guang hua xue ti ji .yu PBSSxiang bi , PSIIfu ge ti ji de sheng wu mei shi PSII,ke yi zai xian PSIIde sheng wu te zheng ru you xiu de guang cai ji neng li , PSIIke yi gao xiao bu huo ke jian tai yang guang guang pu suo you bo chang de neng liang ,bing ju you xiao de li yong gai neng liang qu dong shui fen jie chan qing ,zhe ye shi mo ji guang cui hua ji bu ju you de you shi .yan jiu ren yuan dui li yong PSIIzu zhuang zai dian ji shang de guang fu zhuai huan ji tong jin hang le da liang yan jiu ,bing jiang ji ying yong yu CO2guang dian hua xue ge cheng ,mu qian yi qu de chu bu jin zhan .dai xie gong cheng （metabolicengineering）shi gen ju xi bao dai xie wang lao dui xi bao dai xie tu jing jin hang ge li she ji ,bing li yong fen zi sheng wu xue shou duan ru chong zu DNAji shu you mu de de she ji he diao kong sheng wu ti zhong yi you de dai xie wang lao he biao da diao kong wang lao ,cong er shi xian geng gao xiao de sheng wu hua xue zhuai hua 、neng liang zhuai yi yi ji ji lei mu biao chan wu de ying yong xue ke .mu qian ,dai xie gong cheng bei da liang ying yong yu guang ge sheng wu gu tan ,jin yi bu you hua CO2dao sheng wu liang huo ji ta you ji tan hua ge wu de zi yuan hua li yong .tong guo dui dai xie gong cheng de yan jiu ,di gao ren shi 、she ji he gai zao xi bao dai xie CO2de neng li ,cong er huo de di neng hao 、gao xiao lv de gu tan tu jing ,tui dong sheng wu gu tan gong ye ji shu jin bu .ben wen zong jie le jin nian lai ji yu shang shu CO2ren gong sheng wu zhuai hua guan jian ji shu zai ge cheng bu tong tan shu hua ge wu fang mian suo qu de de chong yao yan jiu cheng guo ,bing dui ji wei lai fa zhan qu shi jin hang le zhan wang .
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自Chinese Journal of Catalysis的赵婷婷,冯光辉,陈为,宋艳芳,董笑,李桂花,张海娇,魏伟，发表于刊物Chinese Journal of Catalysis2019年10期论文，是一篇关于二氧化碳论文,人工生物转化论文,太阳能论文,固碳论文,化合物论文,Chinese Journal of Catalysis2019年10期论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自Chinese Journal of Catalysis2019年10期论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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