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近日，深海極端環(huán)境模擬研究實驗室程南飛副研究員（第一作者）、周義明研究員（通訊作者）及其合作者在地球科學國際權(quán)威雜志《Communications Earth & Environment》上發(fā)表了題為“Carbon-silicon species are unlikely in subduction-zone fluids”的研究成果。近日，深海極端環(huán)境模擬研究實驗室程南飛副研究員（第一作者）、周義明研究員（通訊作者）及其合作者在地球科學國際權(quán)威雜志《Communications Earth & Environment》上發(fā)表了題為“Carbon-silicon species are unlikely in subduction-zone fluids”的研究成果。該研究聚焦于俯沖帶中的含碳流體。這些流體在地球深部碳循環(huán)和全球氣候變化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用（圖1）。鑒于地球內(nèi)部以硅酸鹽為主，含水流體中碳-硅種型（C-Si species）的存在性對于評估從俯沖板塊到地幔楔塊并最終到地球表面的碳通量的規(guī)模至關(guān)重要，但該存在性仍然存在爭議。為了解決這一爭議，我們在與以往實驗研究相當?shù)母_帶條件下，利用可視反應(yīng)腔（例如，熱液金剛石壓腔）和拉曼光譜儀對含有碳和硅的高溫高壓流體進行了全面的原位調(diào)查。實驗結(jié)果顯示，在接近C-CO2緩沖劑的氧化條件下，未發(fā)現(xiàn)任何碳-硅種型存在的證據(jù)（見圖2）。值得注意的是，在還原條件下，在不含硅酸鹽的含CH4高溫流體甚至是純CH4氣相中，出現(xiàn)了一個靠近CH4主峰的肩峰（圖3）。這在以前被解釋為碳-硅種型的證據(jù)，我們的結(jié)果表明它只是來自CH4的熱峰。因此，俯沖帶流體中不大可能存在碳-硅種型，我們無需根據(jù)該假設(shè)調(diào)整現(xiàn)有的深部碳循環(huán)模型。圖1. 以深部碳循環(huán)為視角的俯沖帶示意圖。碳通過多種途徑參與深部循環(huán)：(I)沉積巖和大洋巖石圈（即地殼和巖石圈地幔）巖石向俯沖帶輸入碳。(II)在俯沖過程中，碳通過脫揮發(fā)分作用、溶解及部分熔融等方式從俯沖板塊中釋放。(III)部分碳被進一步帶入地幔深處并儲存；(IV)一部分碳通過弧火山作用重新返回地表。需要注意的是，俯沖板片中碳的釋放可以用兩種端元模式來解釋。①傳統(tǒng)模式：認為俯沖板塊釋放的流體和熔體導(dǎo)致地幔楔發(fā)生部分熔融，從而產(chǎn)生弧巖漿；②混雜巖（mélange）模式：認為俯沖板塊的沉積物、蝕變洋殼和水化的地幔物理混合形成的混合巖，以底辟（diapirs）的形式上升到地幔楔，熔化后產(chǎn)生弧巖漿。圖2. 比較純H2O（H1實驗）、SiO2-H2O（S1實驗）和SiO2-COH（S2-6實驗）體系在800 ℃和約1.5 GPa下超過一小時的含水流體拉曼光譜。請注意，光譜的基線已校正，強度已根據(jù)近3600 cm-1處的H2O峰高進行了歸一化處理。圖 3 2800-3000?cm-1波長區(qū)域內(nèi)從高溫到低溫還原的含CH4的含水流體和氣相的拉曼光譜擬合結(jié)果。在C1實驗中，鋯石被用作壓標。800和850 ℃的拉曼光譜是在加熱過程中收集的，而400和25 ℃的光譜則是在達到最高溫度后冷卻過程中獲得的。在C2實驗中，沒有使用壓標，以消除潛在的硅酸鹽干擾。600和700 ℃的拉曼光譜是在加熱過程中采集的，而400和25 ℃的拉曼光譜是在達到最高溫度后冷卻過程中采集的。請注意，紅色曲線表示擬合的CH4主峰，藍色曲線表示擬合的肩峰。論文信息：Cheng N.,Chou I.-M.*,Chen Y.,Duan Z.,Wang X. and Yan H. (2025) Carbon-silicon species are unlikely in subduction-zone fluids. Communications Earth & Environment,6.

2025-04-30

亞熱帶生態(tài)所?|?國家重點研發(fā)計劃課題“紅黃壤多因子障礙協(xié)同消減與生態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”啟動會召開

4月28日，“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題“紅黃壤多因子障礙協(xié)同消減與生態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”啟動會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開。會議邀請了項目首席中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所張會民研究員，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所科管處處長徐憲立研究員出席會議。會議由中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員、湖南省耕地與農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所羅尊長研究員、湖南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳土壤肥料工作站夏海鰲研究員、湖南農(nóng)業(yè)大學資源學院張振華教授組成咨詢專家組，各子課題負責人及研究骨干等20余人參加了本次會議。4月28日，“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題“紅黃壤多因子障礙協(xié)同消減與生態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”啟動會在中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開。會議邀請了項目首席中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所張會民研究員，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所科管處處長徐憲立研究員出席會議。會議由中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所吳金水研究員、湖南省耕地與農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所羅尊長研究員、湖南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳土壤肥料工作站夏海鰲研究員、湖南農(nóng)業(yè)大學資源學院張振華教授組成咨詢專家組，各子課題負責人及研究骨干等20余人參加了本次會議。會上，徐憲立向各位與會人員表示歡迎。課題負責人郭曉彬從研究背景與關(guān)鍵問題、研究目標與內(nèi)容、任務(wù)分解與實施方案、研究平臺與工作基礎(chǔ)、預(yù)期成果與保障措施等方面對課題基本情況進行了介紹。各子課題負責人著重就任務(wù)實施方案與試驗計劃進行了詳細匯報。與會專家肯定了課題的研究內(nèi)容，同時從實施方案可行性、技術(shù)創(chuàng)新性、成果推廣應(yīng)用價值以及各子課題間的協(xié)同與融合等方面提出了建設(shè)性意見。? ?會后，參會人員參觀了長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測研究站試驗基地。本次課題啟動會的圓滿舉辦為后續(xù)課題的順利實施和高質(zhì)量完成奠定了堅實基礎(chǔ)。會議合影田間參觀

2025-04-30

廣州能源所在生物質(zhì)衍生分子高值化催化劑調(diào)控研究方面取得進展

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是唯一可再生的碳資源，利用多相催化體系將木質(zhì)纖維素衍生分子催化轉(zhuǎn)化為高值化學品是實現(xiàn)能源供給多樣化的重要途徑，其中高效催化劑的設(shè)計開發(fā)和選擇性調(diào)控是核心問題。近日，廣州能源所生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化科研團隊在木質(zhì)纖維素衍生醛/酮還原胺化催化劑調(diào)控方面取得進展。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是唯一可再生的碳資源，利用多相催化體系將木質(zhì)纖維素衍生分子催化轉(zhuǎn)化為高值化學品是實現(xiàn)能源供給多樣化的重要途徑，其中高效催化劑的設(shè)計開發(fā)和選擇性調(diào)控是核心問題。近日，廣州能源所生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化科研團隊在木質(zhì)纖維素衍生醛/酮還原胺化催化劑調(diào)控方面取得進展。生物質(zhì)衍生醛/酮的還原胺化反應(yīng)是一種極具前景的綠色合成途徑，可用于高效制備高附加值伯胺。然而，該反應(yīng)的復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致伯胺選擇性調(diào)控成為長期存在的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。一方面，還原胺化過程涉及多步加氫和氨解反應(yīng)的競爭，因此催化劑對氫物種的活化能力及其選擇性調(diào)控至關(guān)重要；另一方面，盡管Schiff堿被廣泛認為是伯胺生成的關(guān)鍵中間體，但其后續(xù)轉(zhuǎn)化機制仍缺乏系統(tǒng)性研究，特別是Schiff堿在催化劑表面的吸附構(gòu)型、活性位點特性，以及其與反應(yīng)體系中NH3和H2的協(xié)同作用機制目前尚未得到深入闡釋。針對上述問題，生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化科研團隊在前期研究的基礎(chǔ)上，通過一種“自上而下”的再分散方法（Chinese Journal of Catalysis 2024,58,237）制備了不同載量的Pt/TiO2納米簇催化劑，可作為模型體系研究金屬電子態(tài)和納米簇間距對催化性能的影響。研究表明，通過改變Pt納米簇的表面密度限制其上活化氫的溢流強度，可抑制過度加氫反應(yīng)的發(fā)生；同時，揭示了Schiff堿在Pt/TiO2納米簇催化劑上的有效吸附位點（圖1），即鄰近Pt納米簇的表面Ti4+位點；且指出，由于Pt納米簇間距較大的催化劑上這一位點更加豐富，促進了Schiff堿的轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致低載量的Pt/TiO2納米簇表現(xiàn)出比高載量催化劑更高的伯胺產(chǎn)率。研究進一步結(jié)合動力學研究和理論計算，闡明了Pt/TiO2 納米簇催化劑上中間體轉(zhuǎn)化的競爭性反應(yīng)機理（圖2）。圖1. 中間體Schiff堿的吸附位點研究圖2. 中間體Schiff堿轉(zhuǎn)化為糠胺的反應(yīng)機理示意圖該研究得到中國科學院基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊項目、國家自然科學基金青年基金項目等資助。相關(guān)研究成果以Efficient Reductive Amination of Furfural to a Primary Amine on a Pt/TiO2 Catalyst: A Manifestation of the Nanocluster Proximity Effect為題發(fā)表于ACS Catalysis。論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c07187

2025-04-29

本月又一篇Cell正刊！深圳先進院揭示腫瘤“作弊器”持續(xù)存在的關(guān)鍵機制

在癌細胞的生存競賽中，有一種特殊的“作弊器”——染色體外DNA（ecDNA）。它像是一個游離在細胞內(nèi)的“外掛程序”，以環(huán)狀小圈的形式攜帶關(guān)鍵致癌基因，幫助癌細胞“開掛升級”。臨床數(shù)據(jù)顯示，ecDNA存在于30%至50%的惡性腫瘤中，它的存在顯著加劇了腫瘤侵襲性、治療耐藥性和患者死亡率。在癌細胞的生存競賽中，有一種特殊的“作弊器”——染色體外DNA（ecDNA）。它像是一個游離在細胞內(nèi)的“外掛程序”，以環(huán)狀小圈的形式攜帶關(guān)鍵致癌基因，幫助癌細胞“開掛升級”。臨床數(shù)據(jù)顯示，ecDNA存在于30%至50%的惡性腫瘤中，它的存在顯著加劇了腫瘤侵襲性、治療耐藥性和患者死亡率。早在1965年，研究人員就在神經(jīng)母細胞瘤中觀察到當時還被稱為“雙微體”的ecDNA的存在，但受限于技術(shù)手段，這個與癌細胞密切相關(guān)的潛在靶點的生物學意義長期未被闡明。4月28日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院定量合成生物學全國重點實驗室甘海云團隊在國際學術(shù)期刊《細胞》上發(fā)表最新研究成果，團隊首次揭示了ecDNA在腫瘤細胞中維持生存的關(guān)鍵機制，為理解ecDNA對腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用機制提供了新視角，也為開發(fā)靶向ecDNA的抗腫瘤治療策略提供了重要理論依據(jù)。深圳先進院為該研究第一單位。鎖定腫瘤細胞“作弊器”復(fù)制漏洞目前，針對ecDNA的復(fù)制機制、表觀遺傳重塑規(guī)律及其促癌機制的研究，已成為開發(fā)新型抗癌療法的關(guān)鍵突破口。清除或干預(yù)ecDNA的功能，可能為改善惡性腫瘤治療提供重要策略。現(xiàn)有的研究表明，ecDNA能在腫瘤細胞分裂演化的過程中持續(xù)存在，這就表明其一定能像染色體DNA一樣進行了復(fù)制和分配，那么，ecDNA的復(fù)制和維持過程是否有其特殊之處呢？為了破解ecDNA這個癌細胞“作弊器”的謎題，科學家們像偵探破案一樣，精心設(shè)計了一套研究方案，采用高科技手段在實驗室里"復(fù)刻"了ecDNA：首先用CRISPR基因編輯技術(shù)，精準剪下染色體上的特定DNA片段，讓細胞自身以“一條直線首尾粘成圓圈”的形式將其修復(fù)成環(huán)狀；其次在試管內(nèi)合成大小接近天然ecDNA的DNA環(huán)，再用特殊方法把它送進細胞內(nèi)，相當于給細胞安裝了一個“外掛程序”。在構(gòu)建好合適的細胞系后，研究人員建立了三個對照組，分別為：正常細胞與攜帶ecDNA的細胞、正常染色體DNA與被剪切成ecDNA的同款DNA、腫瘤細胞與攜帶ecDNA的腫瘤細胞。研究人員通過對ecDNA這個“作弊器”進行“犯罪現(xiàn)場調(diào)查”，使用兩種實驗方法觀察并鎖定ecDNA復(fù)制的相關(guān)蛋白質(zhì)，從中發(fā)現(xiàn)攜帶ecDNA的細胞對DNA損傷應(yīng)答關(guān)鍵因子的抑制劑更加敏感，這些抑制劑能夠顯著降低細胞內(nèi)ecDNA的含量，有效殺傷攜帶ecDNA的細胞。揭示關(guān)鍵機制，提供腫瘤治療新靶點DNA損傷應(yīng)答是細胞為應(yīng)對DNA損傷啟動的一套“緊急維修系統(tǒng)”。當DNA因輻射、化學毒素及復(fù)制錯誤等內(nèi)源性或外源性的刺激出現(xiàn)損傷時（比如雙鏈斷裂或堿基錯配），細胞會通過損傷應(yīng)答通路保護基因組穩(wěn)定。研究團隊鑒定出的蛋白質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)有很多DNA損傷應(yīng)答相關(guān)的因子，這是否意味著ecDNA更容易出現(xiàn)DNA損傷呢？ecDNA又是通過哪種途徑去修復(fù)這些損傷呢？帶著這些疑問，研究人員揭示了ecDNA在癌細胞中持續(xù)存在的關(guān)鍵機制。他們發(fā)現(xiàn)，ecDNA高復(fù)制和高轉(zhuǎn)錄水平會導(dǎo)致DNA結(jié)構(gòu)異常，使得ecDNA比染色體DNA更易發(fā)生斷裂。神奇的是，ecDNA利用了細胞里一個平時很少使用的“應(yīng)急修復(fù)工具箱”來維持自己的生存，這是一種快速但易出錯的“自我修復(fù)”方式，在正常細胞中只是作為備用方案存在。正是這種“將錯就錯”的修復(fù)方式，讓ecDNA既能保持環(huán)狀結(jié)構(gòu)繼續(xù)“作惡”，又會在修復(fù)過程中不斷積累新的突變，使腫瘤變得越來越惡性。這就像給癌細胞裝了一個“變異加速器”，讓它們能更快地進化出耐藥性等危險特性。這項發(fā)現(xiàn)解釋了為什么ecDNA陽性的腫瘤往往更具侵襲性，也為開發(fā)針對ecDNA修復(fù)機制的新型抗癌藥物提供了重要線索。未來或許可以通過阻斷這個“應(yīng)急修復(fù)通道”，讓ecDNA無法自我修復(fù)而走向滅亡。基于此特性，研究人員探討了治療ecDNA陽性腫瘤的可行性方法。通過使用不同靶標蛋白的抑制劑進行處理，證實此類干預(yù)策略能顯著降低ecDNA陽性腫瘤細胞內(nèi)的ecDNA水平，因而這些蛋白有望作為ecDNA治療的通用靶標，為開發(fā)廣譜靶向ecDNA的療法提供了新方向。“我們花費近五年的時間去構(gòu)建ecDNA細胞系，確定其在腫瘤中的維持機制，以及篩選ecDNA維持的相關(guān)蛋白，驚喜地發(fā)現(xiàn)了這種ecDNA與DNA修復(fù)之間的微妙關(guān)系，進一步加深了我們對ecDNA的認知，也填補了目前針對ecDNA作為臨床藥物的理論空白”，文章唯一通訊作者甘海云說道。該研究系統(tǒng)闡明了腫瘤細胞中ecDNA的獨特生物學特性，這一突破性發(fā)現(xiàn)揭示了ecDNA通過平衡態(tài)調(diào)控參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機制，為臨床轉(zhuǎn)化提供了新靶點。未來，基于ecDNA分子特征開發(fā)的靶向藥物有望成為30至50% ecDNA陽性腫瘤患者的精準治療選擇。文章上線截圖ecDNA維持的分子機制示意圖

2025-04-29

廣州能源所在低碳電力系統(tǒng)的智能調(diào)度與決策領(lǐng)域取得新進展

近期，中國科學院廣州能源研究所黃玉萍副研究員團隊在低碳電力系統(tǒng)的智能調(diào)度與決策領(lǐng)域取得了新進展。當前，在配電網(wǎng)與微電網(wǎng)的運行主體存在本質(zhì)差異的情況下，實現(xiàn)碳責任的公平分配仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。此外，在去中心化的多主體配電網(wǎng)中，實現(xiàn)快速、高效且安全的低碳經(jīng)濟調(diào)度依然存在諸多障礙。黃玉萍團隊構(gòu)建了一個面向主動配電網(wǎng)與多微電網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化框架近期，中國科學院廣州能源研究所黃玉萍副研究員團隊在低碳電力系統(tǒng)的智能調(diào)度與決策領(lǐng)域取得了新進展。當前，在配電網(wǎng)與微電網(wǎng)的運行主體存在本質(zhì)差異的情況下，實現(xiàn)碳責任的公平分配仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。此外，在去中心化的多主體配電網(wǎng)中，實現(xiàn)快速、高效且安全的低碳經(jīng)濟調(diào)度依然存在諸多障礙。黃玉萍團隊構(gòu)建了一個面向主動配電網(wǎng)與多微電網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化框架（圖1），結(jié)合時空碳強度均衡方法（STCIEM）和非合作優(yōu)化策略，分析了多主體協(xié)同決策中的碳排放分配問題。圖1 多主體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運行示意圖圖2 在離線訓練(a)和在線執(zhí)行(b)求解POMGs時的EAP-MATD3的架構(gòu)該研究通過引入增強動作投影多智能體雙延遲深度確定性策略梯度（EAP-MATD3）算法，成功解決了低碳優(yōu)化中的非凸性問題，優(yōu)化了決策性能。該算法通過優(yōu)化智能體目標，解決Actor-Critic失配問題，在生成符合物理系統(tǒng)約束的最優(yōu)決策方面，相比傳統(tǒng)的安全多智能體深度強化學習方法具有更優(yōu)表現(xiàn)。圖3 EAP-MATD3在線執(zhí)行時ADN-MMG內(nèi)部市場交易-碳強度結(jié)果圖4 EAP-MATD3在線執(zhí)行時多個微電網(wǎng)內(nèi)部電價-碳強度-能源運行優(yōu)化結(jié)果研究表明，去中心化低碳決策中的協(xié)同優(yōu)化策略在提升系統(tǒng)效率和降低碳排放方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。然而，過度依賴單一安全約束策略（如純獎勵懲罰或簡單投影）可能導(dǎo)致 Actor-Critic 失配，降低學習效率并隱藏安全風險。EAP-MATD3算法能夠在復(fù)雜能源系統(tǒng)中有效平衡經(jīng)濟目標與環(huán)境目標，展現(xiàn)出更好的優(yōu)化性能。本研究重點關(guān)注主動配電網(wǎng)與多微電網(wǎng)去中心化低碳運行中的復(fù)雜多主體協(xié)同決策和碳排放分配機制，為低碳電力系統(tǒng)的決策提供了參考依據(jù)。建議在低碳決策過程中合理平衡各主體自主優(yōu)化與全局效益，避免單一策略帶來的效率或安全問題；同時通過 STCIEM 確保碳責任公平分配，并借助 EAP-MATD3 優(yōu)化決策，以提升整體效率和穩(wěn)定性，保障低碳目標的實現(xiàn)。研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、廣東省發(fā)改委能源局項目等資助。相關(guān)研究成果以Safe multi-agent deep reinforcement learning for decentralized low-carbon operation in active distribution networks and multi-microgrids為題發(fā)表于Applied Energy期刊，碩士研究生葉桐為第一作者，黃玉萍副研究員為通訊作者。原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261925003393

2025-04-28

廣州能源所在電解水析氫催化劑方向取得進展

開發(fā)高效水電解析氫催化劑是突破制氫成本瓶頸、加速氫能經(jīng)濟規(guī)模化落地的核心路徑。異質(zhì)界面工程可通過電荷重排優(yōu)化中間體吸附能提升析氫（HER）性能，但三相體系中組分協(xié)同機制與"組分界面-性能"構(gòu)效關(guān)系仍不明確，且異質(zhì)結(jié)微觀結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移與物質(zhì)傳遞協(xié)同優(yōu)化策略亟待突破。開發(fā)高效水電解析氫催化劑是突破制氫成本瓶頸、加速氫能經(jīng)濟規(guī)模化落地的核心路徑。異質(zhì)界面工程可通過電荷重排優(yōu)化中間體吸附能提升析氫（HER）性能，但三相體系中組分協(xié)同機制與“組分界面-性能”構(gòu)效關(guān)系仍不明確，且異質(zhì)結(jié)微觀結(jié)構(gòu)的電荷轉(zhuǎn)移與物質(zhì)傳遞協(xié)同優(yōu)化策略亟待突破。針對上述問題，廣州能源所制氫與利用科研團隊提出“結(jié)構(gòu)-界面同步優(yōu)化”策略，構(gòu)建了三相異質(zhì)結(jié)催化劑a-MoS?/Ni3S2/Ni3N@NF-2。通過調(diào)控前驅(qū)體比例實現(xiàn)組分/形貌可控合成，建立三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和超親水疏氣表面，顯著提升活性位點暴露率與氣泡脫附速率（圖1）。研究表明：Ni3S2可調(diào)控中間體吸附能，其比例調(diào)控可誘導(dǎo)強界面電子相互作用。XPS與DFT計算證實（圖2），Mo位點電子密度提升使氫吸附自由能（ΔGH*）降低至-0.06 eV，接近鉑基催化劑理論值。圖1.?多級結(jié)構(gòu)示意圖及HER性能圖2.?XPS結(jié)合能變化及DFT計算優(yōu)化后的催化劑在1 M KOH中表現(xiàn)出優(yōu)異性能：10 mA cm-2電流密度下過電位僅69 mV，塔菲爾斜率為63.7 mV dec-1，性能指標居非貴金屬催化劑前列。該研究為三相異質(zhì)結(jié)催化劑界面工程與微觀結(jié)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化提供了新思路。該研究得到廣州市基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目、國家自然科學基金面上項目等的資助。相關(guān)研究成果發(fā)表于能源化工領(lǐng)域期刊Chemical Engineering Journal（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161077），中國科學院廣州能源研究所涂志明為第一作者，申麗莎助理研究員和閆常峰研究員為共同通訊作者。

2025-04-27

廣州能源所構(gòu)建創(chuàng)新雙功能隔膜體系實現(xiàn)鈉金屬負極高穩(wěn)定性儲能方案

近日，中國科學院廣州能源研究所曹晏研究員團隊揭示了一種雙極性功能協(xié)同調(diào)控金屬有機框架隔膜性能的新機制。該研究證實，經(jīng)過精確調(diào)控的具有雙極性官能團UIO-66金屬有機框架（MOF）與隔膜相復(fù)合可顯著提升鈉金屬電池的循環(huán)壽命，在10C高倍率測試中表現(xiàn)出超2000次循環(huán)的超高穩(wěn)定性。近日，中國科學院廣州能源研究所曹晏研究員團隊揭示了一種雙極性功能協(xié)同調(diào)控金屬有機框架隔膜性能的新機制。該研究證實，經(jīng)過精確調(diào)控的具有雙極性官能團UIO-66金屬有機框架（MOF）與隔膜相復(fù)合可顯著提升鈉金屬電池的循環(huán)壽命，在10C高倍率測試中表現(xiàn)出超2000次循環(huán)的超高穩(wěn)定性。鈉金屬電池（SMBs）憑借豐富的資源儲量、較低原材料成本以及高達1165 mAh g?1的理論比容量，被廣泛認為是鋰離子電池的潛在替代技術(shù)。在此背景下，隔膜作為關(guān)鍵界面結(jié)構(gòu)，承擔著引導(dǎo)鈉離子通量、維持電解液分布均勻性及抑制枝晶穿透的重要功能，其性能優(yōu)劣對電池整體運行穩(wěn)定性具有決定性影響。傳統(tǒng)的玻璃纖維（GF）隔膜孔徑無序、電解液浸潤性差，導(dǎo)致鈉金屬沉積不均勻。本研究圍繞鈉金屬電池中界面不穩(wěn)定與離子遷移受限的核心挑戰(zhàn)，提出并構(gòu)建了一種雙極性功能團（?F與?SO?H）協(xié)同修飾的UFS2@GF隔膜。該隔膜在結(jié)構(gòu)層面實現(xiàn)了對Na?脫溶劑化、遷移動力學和成核行為的多重調(diào)控，在界面層面誘導(dǎo)形成富無機組分的穩(wěn)定SEI，顯著抑制枝晶生長與副反應(yīng)，整體提升了電化學性能與循環(huán)穩(wěn)定性。DFT進一步揭示了MOF骨架對Na?吸附與遷移路徑的本征調(diào)控機制，為實驗結(jié)果提供了理論支撐。UFS2@GF隔膜的SMBs中鈉沉積/剝離行為示意圖理論計算揭秘MOF骨架的“離子高速通道”：UFS2@GF中親鈉特性及擴散機制模擬全電池性能驗證：兼顧高倍率與長壽命研究得到國家自然科學基金、廣西壯族自治區(qū)重點研發(fā)計劃等項目資助。相關(guān)成果以Synergistic Dual-Polar-Functionalized Metal?Organic Framework-Modified Separator for Stable and High-Performance Sodium Metal Batteries為題發(fā)表于ACS Nano。論文第一作者為博士研究生呂佳澤，通訊作者為曹晏研究員。論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c04051

2025-04-25

廣州地化所趙駿峰，陳華勇等-EG：電氣石成分變化及其光譜響應(yīng)的聯(lián)系：對斑巖-夕卡巖銅礦化的勘查指示

??電氣石超族礦物（tourmaline supergroup minerals）是一類硼硅酸鹽礦物，常見于斑巖銅礦床中，并通過其化學成分變化作為銅礦化的指示。最近的研究表明，使用短波紅外 (SWIR) 光譜特征可以更為高效地區(qū)分來自于礦化和貧礦樣品中的電氣石。然而，電氣石的光譜特征與化學成分變化之間的具體聯(lián)系仍不清楚，理論基礎(chǔ)的缺乏限制了其作為礦化指示的進一步應(yīng)用。??針對這一科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所陳華勇研究員團隊與中國黃金集團合作，對來自于甲瑪超大型斑巖-夕卡巖系統(tǒng)（1,814 Mt @0.4%Cu）的礦化和貧礦電氣石樣品開展了短波紅外（SWIR）光譜、電子探針成分、以及穆斯堡爾譜鐵價態(tài)的分析。此外，還整合了現(xiàn)已發(fā)表斑巖銅礦床的礦化和貧礦電氣石樣品的成分與光譜數(shù)據(jù)，以對比礦化和貧礦電氣石之間的成分差異，并重新解讀了前人報道的光譜信號。??得到的主要認識如下：??1. 甲瑪?shù)牡V化電氣石樣品和貧礦樣品相比，具有更長的 2350W (>2350 nm) 和更短的2250W (<2247 nm)，以及更低的2250W/2350W比值 (<0.9570)。這些光譜特征的差異反映了化學成分上的差異，礦化樣品具有更高的Fe3+含量以及Fe3+/FeT占比，由氧逸度控制。匯編的電氣石數(shù)據(jù)集表現(xiàn)出了同樣的成分特征（圖1）。??2. 重新厘定了電氣石在短波紅外光譜波段范圍內(nèi)的診斷性吸收特征歸屬。在2250 nm附近產(chǎn)生的吸收特征和O1位置上的羥基有關(guān)，完整的表達為YYY-X-OH。而在2350 nm附近產(chǎn)生的吸收特征和O3位置上的羥基有關(guān)，完整的表達為YZZ-OH。??3. 建立了電氣石化學成分變化與光譜響應(yīng)之間的聯(lián)系。在2250 nm附近產(chǎn)生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe2+-Mg替代，隨著Fe2+含量的上升，2250W上升。而在2350 nm附近產(chǎn)生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe3+-Al替代，隨著Fe3+含量的上升，2350W上升。??這項工作建立了電氣石成分變化與光譜響應(yīng)之間的聯(lián)系，為電氣石的礦化指示提供了理論依據(jù)。在斑巖-夕卡巖系統(tǒng)中，為銅礦化的識別提供了一種可以在野外通過手持式設(shè)備實時測試獲得的指示工具：富含F(xiàn)e3+的電氣石具有更長的2350W，是銅礦化的可靠標志。??相關(guān)成果近期發(fā)表于國際礦床學領(lǐng)域TOP1期刊Economic Geology（《經(jīng)濟地質(zhì)學》），第一作者為在讀博士生趙駿峰，通訊作者為陳華勇研究員。該研究成果獲得了國家自然科學基金（42230810）、科技部重點研發(fā)項目（2022YFC2903301）和中國黃金集團科研項目（ZJZY-2023-KY02）的聯(lián)合資助。?論文信息：Zhao,J. (趙駿峰),Chen,H. (陳華勇*),Xiao,B. (肖兵),Zhu,Y. (朱亞博),Wang,H. (汪浩),Yang,Z. (楊征坤),Du,L. (杜亮),2025,Linking Short-Wave Infrared Spectral Features of Tourmaline to Compositional Variations: Implications for Porphyry-Skarn Copper Mineralization: Economic Geology,v. 120,p. 363-384.論文鏈接：https://doi.org/10.5382/econgeo.5146圖1 甲瑪電氣石光譜特征（A-B）和全球典型斑巖銅礦系統(tǒng)中電氣石成分變化（C-F）

2025-04-25

廣州地化所王賀麗、鐘音等-WR：微塑料加速藍碳生態(tài)系統(tǒng)硫酸鹽還原與溶解性有機碳降解的耦合

?紅樹林作為重要的藍碳生態(tài)系統(tǒng)，在緩解氣候變化中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，隨著粒徑小于5毫米的微塑料（Microplastics）等新污染物在環(huán)境中的持續(xù)累積，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性正面臨嚴峻挑戰(zhàn)，其碳匯功能和生態(tài)服務(wù)價值均受到顯著影響。在紅樹林厭氧沉積物中，硫酸鹽還原菌（Sulfate-Reducing Bacteria,SRB）作為關(guān)鍵的功能微生物群落，承擔著超過50%的碳通量轉(zhuǎn)化過程。這些微生物通過將硫酸鹽還原為硫化氫等中間產(chǎn)物，并與溶解性有機碳（Dissolved Organic Carbon,DOC）發(fā)生耦合反應(yīng)，從而影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效率和穩(wěn)定性。然而，目前關(guān)于微塑料污染對紅樹林沉積物中SRB代謝活性及其介導(dǎo)的碳-硫循環(huán)過程的影響機制尚不清楚，尤其是不同粒徑微塑料的生態(tài)效應(yīng)及其與SRB群落的相互作用仍需深入研究。?針對這一科學問題，中國科學院廣州地球化學研究所鐘音、彭平安等研究人員以生物可降解的聚乳酸（Polylactic Acid,PLA）微塑料為研究對象，設(shè)計了長達70天的厭氧微宇宙實驗，系統(tǒng)探究了不同濃度的毫米級（mm-PLA）和微米級（μm-PLA）兩種PLA微塑料對紅樹林沉積物硫酸鹽還原及DOC降解的影響，結(jié)合穩(wěn)定硫同位素分析、三維熒光-平行因子分析（EEM-PARAFAC）、16S rRNA基因擴增子測序和宏基因組分析等多種技術(shù)手段，深入解析了碳-硫循環(huán)微生物群落結(jié)構(gòu)、功能基因及代謝網(wǎng)絡(luò)對不同粒徑微塑料的響應(yīng)機制。?研究發(fā)現(xiàn)，mm-PLA比μm-PLA更顯著增強了紅樹林沉積物中硫酸鹽還原菌的代謝活性，主要表現(xiàn)為更顯著地促進了硫酸鹽的還原以及還原態(tài)硫物種的生成，包括酸揮發(fā)性硫化物（AVS）、元素硫（S0）及鉻還原硫（CRS）（圖1）。含1%毫米級微塑料處理組（mm-1%-PLA）的硫酸鹽還原速率最高，但硫酸鹽中硫同位素分餾系數(shù)（34?）卻最低（16.85‰），這可能與mm-PLA釋放了更多的DOC，為硫酸鹽還原菌（SRB）提供了充足電子供體從而加速硫酸鹽還原過程而抑制分餾效應(yīng)有關(guān)。PLA微塑料釋放的DOC可能被微生物直接利用進一步轉(zhuǎn)化成CO2，其中，mm-1%處理組CO2排放量最大，較空白組增加了194%（圖2）。EEM-PARAFAC分析表明，微塑料添加改變了沉積物碳組成，沉積物源DOC以類蛋白物質(zhì)（C3組分）為主，其熒光強度較對照組顯著提升，生物指數(shù)（BIX）高于對照組，表明微塑料的存在增強了微生物的代謝活性。這一發(fā)現(xiàn)揭示了生物可降解微塑料通過“碳釋放-微生物代謝”調(diào)控紅樹林沉積物固碳功能的重要機制。?16S rRNA基因擴增子測序分析顯示PLA微塑料顯著影響微生物多樣性（β-多樣性），微塑料粒徑大小依賴效應(yīng)比濃度依賴效應(yīng)更為顯著。在mm-PLA處理組中，Acetobacteroides和完全氧化型SRB（如Desulfobacter）的相對豐度顯著升高，而μm-PLA處理組中，Anaerovorax和Desulfopila（不完全氧化型SRB）的豐度更高。這些優(yōu)勢菌的相對豐度與硫酸鹽濃度呈負相關(guān)關(guān)系，而與δ34S、CO2產(chǎn)生量呈正相關(guān)關(guān)系（圖3），表明這些菌屬可能是推動硫酸鹽還原和有機碳降解為CO2的關(guān)鍵微生物。宏基因組分析進一步揭示了PLA微塑料存在時Anaerovorax、Acetobacteroides、Desulfopila、Desulfobacter和Desulfobulbus驅(qū)動碳代謝與硫酸鹽還原的關(guān)鍵基因豐度變化（圖4）。在μm-PLA處理組中，Anaerovorax和Desulfopila的碳代謝潛力顯著增強，其編碼的乳酸脫氫酶基因（dld、lldG）、淀粉降解酶基因（amyA、malZ）及脂肪酸β-氧化酶基因（bcd、atoB）的相對豐度升高，表明μm-PLA促進了乳酸、淀粉等小分子有機物的代謝活性。相較于μm-PLA，mm-PLA組中Desulfobacter和Desulfobulbus的脂肪酸/氨基酸降解基因（bcd、kamA）及硫酸鹽還原關(guān)鍵基因（sat、aprAB、dsrAB）豐度更高，表明其通過硫酸鹽還原增強了脂肪酸/氨基酸代謝過程。此外，mm-PLA組Acetobacteroides還攜帶更多半纖維素降解基因（manA、manB），表明其同時促進了沉積物復(fù)雜有機的降解過程。總之，mm-PLA微塑料可能由于較大的表面積提高了微生物在其表面附著能力，促進了PLA微塑料表面降解和有機碳的釋放，增強了碳-硫循環(huán)微生物活性，促進了紅樹林沉積物復(fù)雜有機質(zhì)的降解和CO2的排放。?該研究首次系統(tǒng)解析了不同粒徑PLA微塑料對紅樹林沉積物碳-硫循環(huán)的影響機制，為理解藍碳生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的生物地球化學行為提供了重要科學依據(jù)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于環(huán)境科學領(lǐng)域權(quán)威期刊《Water Research》上。王賀麗博士（我所畢業(yè)博士生）為文章第一作者，鐘音為通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金、廣州市科技計劃項目、廣東省科學技術(shù)研究基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目和海南省重點研發(fā)項目等項目的聯(lián)合資助。論文信息:Heli Wang?(王賀麗),Yin Zhong *(鐘音),Qian Yang?(楊倩),Jiaying Li (李佳瀅),Dan Li?(李丹),Junhong Wu?(吳駿宏),Sen Yang?(楊森),Jiashuo Liu (劉家碩),Yirong Deng (鄧一榮),Jianzhong Song (宋建中),Ping’an Peng?(彭平安). 2025. Coupling of sulfate reduction and dissolved organic carbon degradation accelerated by microplastics in blue carbon ecosystems. Water Research,279,123414.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123414圖1.?不同粒徑及濃度微塑料對硫酸鹽還原速率、還原態(tài)硫物種生成和硫酸鹽硫同位素分餾的影響圖2. 不同粒徑與濃度PLA微塑料對上覆水和沉積物中溶解性有機碳轉(zhuǎn)化及CO2生成的影響圖3.?毫米級與微米級聚乳酸微塑料存在下硫酸鹽還原菌（Desulfopila、 Desulobacter、?Desulfobulbus）和發(fā)酵菌（Anaerovorax、Acetobacteroides）相對豐度與SO42-濃度（A-E）、δ34S (F-J)和CO2排放量（K-O）的相關(guān)性圖4.?70天厭氧培養(yǎng)后μm-PLA和 mm-PLA微塑料存在下Desulfopila、Desulfobacter及Desulfobulbus屬編碼碳-硫循環(huán)相關(guān)功能基因的情況

2025-04-23

亞熱帶所?|?環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會在環(huán)江召開

4月16日至18日，為推動中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站的長期野外實驗平臺的建設(shè)，優(yōu)化建設(shè)方案，解決臺站建設(shè)出現(xiàn)的技術(shù)難點與資源協(xié)調(diào)問題，在廣西環(huán)江召開了環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會。4月16日至18日，為推動中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站（環(huán)江站）的長期野外實驗平臺的建設(shè)，優(yōu)化建設(shè)方案，解決臺站建設(shè)出現(xiàn)的技術(shù)難點與資源協(xié)調(diào)問題，在廣西環(huán)江召開了環(huán)江站長期實驗平臺建設(shè)與實驗進展咨詢討論會。會議邀請了中國科學院華南植物園副主任閆俊華研究員、中國科學院華南植物園劉占鋒研究員、中國科學院地球化學研究所白曉永研究員、云南大學生態(tài)與環(huán)境學院程曉莉教授、亞熱帶生態(tài)所李峰研究員組成咨詢專家組，中國地質(zhì)調(diào)查局巖溶地質(zhì)研究所黃芬研究員，環(huán)江站張偉、趙杰、李德軍、聶云鵬等研究員及科研骨干、研究生參加會議。會議由環(huán)江站執(zhí)行站長張偉主持。會上，張偉詳細介紹了環(huán)江站長期野外實驗平臺的運行狀況，以及階段性科研成果。胡培雷副研究員從研究背景與關(guān)鍵科學問題、研究內(nèi)容與研究方案等方面對“喀斯特基巖風化驅(qū)動的生態(tài)-巖溶碳匯效應(yīng)及作用機制”的實施方案進行了重點介紹，與會專家肯定了方案的科學性與合理性，認為研究內(nèi)容與目標結(jié)合緊密，方案切實可行，并對方案細節(jié)進行了充分討論，提出了寶貴意見和建議。專家組成員還參觀了環(huán)江站園區(qū)綜合試驗示范區(qū)的野外研究場地，包括喀斯特地球關(guān)鍵帶觀測平臺、坡地徑流場、生態(tài)與高經(jīng)濟植物引種園、站區(qū)鐵皮石斛栽培樣地、水土過程監(jiān)測微區(qū)、植被-土壤-表層巖溶帶三維水土過程監(jiān)測平臺，并就平臺建設(shè)給出了寶貴建議。會議現(xiàn)場??環(huán)江站野外試驗平臺考察

2025-04-23