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生物钯纳米粒子可改善微生物燃料电池中的生物电生成
生物钯纳米粒子可提高微生物燃料电池的生物电生成 Mehdi Tahernia、Maedeh Mohammadifar、Shuai Feng 和 Seokheun Choi * 纽约州立大学宾厄姆顿分校电气与计算机工程系生物电子与微系统实验室，纽约州宾厄姆顿 13902，美国 摘要 具有原位生物钯纳米粒子的电活性细菌可使微生物燃料电池 (MFC) 的功率密度提高 75%。钯纳米粒子由细菌通过生物电化学还原生物合成，并保持与细胞膜结合，促进细菌细胞外电子在细胞电极界面的转移。这项工作彻底改变了人们对细菌在微生物代谢过程中如何生物合成金属纳米粒子的认识，并引入了一种自下而上的新颖方法，以更环保、更经济的方式制造用于可再生能源生产的微生物电化学装置。 关键词 生物钯纳米粒子；生物电化学还原；生物合成；微生物燃料电池 引言 电微生物学是一个新兴的研究领域，研究微生物与外部电极的电子交换和微生物电化学功能 [1, 2]。电微生物学取得了重大进展，带动“电活性细菌”的发现，电活性细菌是能够将电子直接转移到电极的微生物 [3]。通过将电活性细菌纳入微生物燃料电池 (MFC)，这种生物-非生物组合系统利用有机废物产生可再生生物电，同时生产增值化学品/生物燃料，为环境可持续性提供了解决方案 [4, 5]。尽管该技术潜力巨大，但由于其发电量低，其前景尚未转化为应用 [6，7]。由细菌代谢合成的细菌金属纳米粒子因其促进微生物细胞外电子转移的巨大潜力而备受关注 [8-10]。特别是钯纳米粒子 (Pd-NPs) 具有作为电催化剂的巨大潜力 [11]。脱硫弧菌、大肠杆菌和硫还原地杆菌等几种细菌能够将可溶性 Pb(II) 转化为 Pd-NPs，这主要依赖于它们细胞外电子转移的能力 [8，12]。然而，关于原位形成 Pd-NPs 以改善 MFC 发电的研究要么不可用，要么非常有限。在这项工作中，我们展示了原位形成的导电 Pd-NPs 对纸基 MFC 发电的影响。 Pd-NPs 是通过电化学还原 Na2（PdCl4）溶液在 Shewanella oneidensis MR-1 表面直接生物合成的[13]。然后将含有 Pd-NPs 的细菌细胞应用于 MFC 中产生生物电（图 1）。
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日期 时间 开始时间 结束时间 轨道 会议室 会议主席 2024 年 12 月 5 日上午 09:00 上午 10:30 A1. 混合和熔融键合 1 Veranda I Yong-Fen Hsieh 博士，MA-Tek 2024 年 12 月 5 日上午 09:00 上午 10:30 A2. 晶圆处理和特性 Veranda II Suresh Singaram 博士，Evactec 2024 年 12 月 5 日上午 09:00 上午 10:30 A3. 新兴技术 Veranda III Kanaya Haruichi 教授，九州大学 2024 年 12 月 5 日上午 09:00 上午 10:30 A4. 先进封装 1 RiverFront I Wang Yu-Po 博士，硅品精密工业有限公司 2024 年 12 月 5 日上午 09:00 上午 10:30 TSV 和晶圆级封装 1 RiverFront II Albert Lan，应用材料公司 12/05/2024 09:00 AM 10:30 AM A6。热管理和表征 1 RiverFront III Fusinobu Kazuyoshi 教授，东京工业大学 12/05/2024 10:45 AM 11:45 AM B1.混合和熔接 2 Veranda I James Papanu 博士，Tokyo Electron Limited 12/05/2024 10:45 AM 11:45 AM B2.互连技术 1 Veranda II 杨成博士，JCET 12/05/2024 10:45 AM 11:45 AM B3.热界面材料 Veranda III Senthil Kumar，贺利氏 12/05/2024 10:45 AM 11:45 AM B4。先进封装 2 RiverFront I Torseten Wipiejewski 博士，华为 2024/12/05 10:45 AM 11:45 AM B5. 装配和制造技术 1 RiverFront II Jing-En Luan，意法半导体新加坡 2024/12/05 10:45 AM 11:45 AM B6. 热管理和特性 2 RiverFront III Hardik Kabaria，Vinci4D 2024/12/05 13:00 PM 2:00 PM C1. 电气模拟和特性 1 Veranda I Masahiro Aoyagi 教授，熊本大学 2024/12/05 13:00 PM 2:00 PM C2. 无线和天线封装设计 Veranda II Chia Chu Lai，矽品精密工业有限公司 2024/12/05 13:00 PM 2:00 PM材料与加工 1 Veranda III Takenori Fujiwara，东丽 2024 年 12 月 5 日下午 1:00 下午 2:00 C4. 机械模拟与特性 1 RiverFront I Che Faxing 博士，美光 2024 年 12 月 5 日下午 1:00 下午 2:00 C5. TSV 和晶圆级封装 2 RiverFront II Chew Soon Aik，imec 2024 年 12 月 5 日下午 1:00 下午 2:00 C6. 热管理和特性 3 RiverFront III Winston Zhang 博士，Novark Technologies 2024 年 12 月 5 日下午 3:00 下午 4:20 D1. 电气模拟与特性 2 Veranda I Mihai Dragos Rotaru，IME 新加坡 2024 年 12 月 5 日下午 3:00 下午 4:20 D2.互连技术 2 Veranda II Seungbae Park 教授，宾汉姆顿大学 12/05/2024 3:00 PM 4:20 PM D3. 材料与加工 2 Veranda III SS Kang，贺利氏新加坡 12/05/2024 3:00 PM 4:20 PM D4. 机械模拟与特性 2 RiverFront I Chiang Kuo Ning 教授，国立清华大学 12/06/2024 09:00 AM 10:20 AM E1. 装配与制造技术 2 Veranda I Mark Shaw，意法半导体 意大利 12/06/2024 09:00 AM 10:20 AM E2. 晶圆处理与特性 2 Veranda II Toh Chin Hock 博士，苹果 12/06/2024 09:00 AM 10:20 AM材料与加工 3 Veranda III 金成东教授，首尔国立科技大学 2024 年 12 月 6 日上午 9:00 上午 10:20 E4。机械仿真和特性 3 RiverFront I Sasi Kumar Tippabhotla，IME，新加坡 12/06/2024 09:00 AM 10:20 AM E5. 质量、可靠性和故障分析 1 RiverFront II Jeff Suhling 教授，奥本大学 12/06/2024 09:00 AM 10:20 AM E6. 硅中介层和加工 RiverFront III Prayudi Lianto 博士，应用材料公司 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F1. 汽车和功率器件封装 Veranda I Tang Gongyue 博士，IME 新加坡 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F2.质量、可靠性和故障分析 2 Veranda II Xue Ming，英飞凌 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F3. 材料与加工 4 Veranda III Alvin Lee 博士，Brewer Science 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F4. 先进光电子学 RiverFront I Vasarla Nagendra Sekhar，IME，新加坡 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F5. 电气模拟与特性 3 RiverFront II Bruce Kim 教授，纽约城市大学 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F6.热管理和特性 4 RiverFront III Refai-Ahmed Gamal 博士，AMD 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G1. 键合和脱键合工艺 Veranda I Viorel Dragoi 博士，EV Group 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G2. 晶圆处理和特性 3 Veranda II Clifford Sandstrom，Deca Technologies 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G3. 材料和加工 5 Veranda III DDr Alvin Lee，Brewer Science 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G4.智能制造、设备与工具协同设计 RiverFront I Dangayach Sachin，应用材料 2024 年 12 月 6 日下午 12:55 下午 02:15 G5. TSV 和晶圆级封装 3 RiverFront II Vempati Srinivasa Rao，IME 2024 年 12 月 6 日下午 12:55 下午 02:15 G6. 嵌入式和扇出型封装 RiverFront III Dr Masahisa Fujino，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 下午 3:30 H2. 质量、可靠性和故障分析 3 Veranda II David Gani，意法半导体 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 下午 3:30 H3.材料与加工 6 Veranda III Hemanth Kumar Cheemalamarri，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H4. 机械仿真与特性 4 RiverFront I Rathin Mandal，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H5 高级芯片与封装设计 ReverFront II Dr Kelly Brian，AMD 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H6. 基板上的倒装芯片与扇出 RiverFront III Lee Chee Ping，Lam Research先进光电子学 RiverFront I Vasarla Nagendra Sekhar，IME，新加坡 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F5. 电气模拟和特性 3 RiverFront II 布鲁斯金教授，纽约城市大学 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F6. 热管理和特性 4 RiverFront III Refai-Ahmed Gamal 博士，AMD 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G1. 键合和脱键合工艺 Veranda I Viorel Dragoi 博士，EV Group 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G2.晶圆处理和特性 3 Veranda II Clifford Sandstrom，Deca Technologies 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G3. 材料与加工 5 Veranda III DDr Alvin Lee，Brewer Science 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G4. 智能制造、设备与工具协同设计 RiverFront I Dangayach Sachin，Applied Materials 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G5. TSV 与晶圆级封装 3 RiverFront II Vempati Srinivasa Rao，IME 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G6.嵌入式和扇出型封装 RiverFront III Masahisa Fujino 博士，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H2. 质量、可靠性和故障分析 3 Veranda II David Gani，意法半导体 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H3. 材料与加工 6 Veranda III Hemanth Kumar Cheemalamarri，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H4. 机械仿真和特性 4 RiverFront I Rathin Mandal，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H5 高级芯片和封装设计 ReverFront II Kelly Brian 博士，AMD 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30基板上的倒装芯片和扇出型 RiverFront III Lee Chee Ping，Lam Research先进光电子学 RiverFront I Vasarla Nagendra Sekhar，IME，新加坡 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F5. 电气模拟和特性 3 RiverFront II 布鲁斯金教授，纽约城市大学 12/06/2024 10:35 AM 11:55 AM F6. 热管理和特性 4 RiverFront III Refai-Ahmed Gamal 博士，AMD 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G1. 键合和脱键合工艺 Veranda I Viorel Dragoi 博士，EV Group 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G2.晶圆处理和特性 3 Veranda II Clifford Sandstrom，Deca Technologies 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G3. 材料与加工 5 Veranda III DDr Alvin Lee，Brewer Science 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G4. 智能制造、设备与工具协同设计 RiverFront I Dangayach Sachin，Applied Materials 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G5. TSV 与晶圆级封装 3 RiverFront II Vempati Srinivasa Rao，IME 12/06/2024 12:55 PM 02:15 PM G6.嵌入式和扇出型封装 RiverFront III Masahisa Fujino 博士，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H2. 质量、可靠性和故障分析 3 Veranda II David Gani，意法半导体 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H3. 材料与加工 6 Veranda III Hemanth Kumar Cheemalamarri，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H4. 机械仿真与特性 4 RiverFront I Rathin Mandal，IME 新加坡 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30 H5 高级芯片和封装设计 ReverFront II Kelly Brian 博士，AMD 2024 年 12 月 6 日下午 2:30 3:30基板上的倒装芯片和扇出型 RiverFront III Lee Chee Ping，Lam Research下午 30:00 H5 先进芯片和封装设计 ReverFront II Dr Kelly Brian, AMD 12/06/2024 下午 2:30 下午 3:30 H6. 基板上的倒装芯片和扇出 RiverFront III Lee Chee Ping, Lam Research下午 30:00 H5 先进芯片和封装设计 ReverFront II Dr Kelly Brian, AMD 12/06/2024 下午 2:30 下午 3:30 H6. 基板上的倒装芯片和扇出 RiverFront III Lee Chee Ping, Lam Research