采用双室微生物燃料电池装置研究腐殖酸@Fe₃O₄修饰生物阳极对电池产电影响。其中主要研究对比HA与HA@Fe₃O₄在介导电池产电性能方面的差异，以及造成这两种物质修饰生物阳极差异的内在机理。HA@Fe₃O₄有不同于原腐殖酸的物理化学结构特性，最重要的是拓宽了腐殖酸的电子供给能力。

参与过滇池河口微生物反硝化生态修复技术的研究，针对滇池等高原湖泊湖滨湿地水体氮净化能力较低的问题，研究滇池等高原湖泊湖滨湿地植物资源碳源供给性能。

1. 国家自然科学基金地区项目，41761092，溶解性有机质对电化学-微生物耦合降解1

7α-乙炔基雌二醇的介导机制，2018/01-2021/12，38万元，主持

2. 国家自然科学基金地区项目，21567014，典型内、外源雌激素非基因组途径诱导的

雌激素效应研究，2016/01-2019/12，48.16万元，在研，参加

3. 国家自然科学基金青年项目，41401558，类固醇雌激素环境转化过程中溶解性有机

质光化学和电子穿梭作用的耦合效应，2015/01-2017/12，25万元，已结题，主持

4. 国家自然科学基金青年项目，21307048，β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰多功能磁性纳

米复合体系构建及其吸附重金属性能研究，2014/01-2016/12，25万元，已结题，参加

5. 中国博士后科学基金特别资助项目，2014T70887，溶解性有机质在介导类固醇雌激

素光降解中的构效关系，2014/06-2016/03，15万元，已结题，主持

6. 中国博士后科学基金面上项目，2013M531987，污水处理系统类固醇激素分析方法

及对滇池污染负荷研究，2013/04-2014/12，5万元，已结题，主持

7. 国家自然科学基金地区项目，21267012，两类环境内分泌干扰物对滇池特有鱼类的

生物效应研究，2013/01-2016/12，55万元，已结题，参加

8. 环保公益性行业科研专项，200809136，复杂环境介质中类固醇类内分泌干扰物的

监测分析方法及污染特征研究，2008/07-2011/06，354万元，已结题，参加

9. 国家自然科学基金面上项目，20767002，两类内分泌干扰物的分析方法及其对滇池

污染特征的研究，2008/01-2010/12，18万元，已结题，参加

本课题指导老师在DOM介导光化学降解、微生物降解、光微生物耦合降解、电化学降解、电微生物耦合降解持久性有机污染物及过程机理方面的研究有着较多的经验，可以提供DOM介导电活性菌胞外电子传递过程机理研究的指导。认为申请人所在课题组昆明理工大学环境科学与工程学院已基本具备项目所需的大型仪器设备，配套条件齐全，能够支持此研究的顺利开展。另外，本项目研究思路明晰，方案切实可行，具有很强的可操作性。

本项目主要围绕腐殖酸的电子穿梭能力在加速微生物燃料电池阳极室电子传递过程效率中的应用潜能展开的，并以纳米四氧化三铁负载腐殖酸形成稳定复合材料对阳极进行掺杂修饰，以获得MFC的产电性能和稳定性的提高。同时，还对腐殖酸和纳米四氧化三铁负载腐殖酸介导电子传递的机理过程进行了深入探究，为外源性中介体腐殖酸在微生物燃料电池中的应用提供了实验和理论基础。得到的主要结论如下：

（1）用自制X-72C/SSM电极作为双室微生物燃料电池的阴、阳极，1g/L的乙酸钠为电子供体，16.45g/L的铁氰化钾作为电子受体，接种厌氧混合微生物，1000Ω的外电路电阻条件下驯化电活性微生物，需要10天左右才能启动成功，并且其最大输出电压能达到570mV~600mV左右。

（2）纳米四氧化三铁的铁氧基与腐殖酸的羧基发生了化学反应作用形成了稳定的复合材料，其被用来掺杂X-72C/SSM阳极提高了MFC的功率密度输出能力。当以6.67%（最优比例）的HA@Fe₃O₄掺杂阳极时，MFC获得的最大功率密度提升最明显。

（3）循环伏安测试表明HA或HA@Fe₃O₄掺杂阳极后与微生物胞外呼吸中电子传递链末端的Cyt-c建立了良好的导电传电子关系。HA或HA@Fe₃O₄掺杂阳极的CV测试分别得到Cyt-c的氧化还原电位点处于0.170V vs. Ag/AgCl （0.369V vs. SHE）与0.181 V vs. Ag/AgCl（0.38V vs. SHE），且后者氧化峰电流明显高于前者，说明在HA介导微生物向阳极传递电子的基础上加入Fe₃O₄可进一步加快过程中电子转移的速率。同时电化学交流阻抗表明，HA掺杂阳极获得的电荷传递阻抗（0.81 Ω cm^-1）明显小于未掺杂阳极（15.60 Ω cm^-1），且HA@Fe₃O₄获得了更低的电荷传递阻抗（0.21 Ω cm^-1），说明纳米四氧化三铁负载腐殖酸具有比腐殖酸更强的介导电子传递的能力。

（4）SEM研究发现HA@Fe₃O₄掺杂阳极表面的微生物富集密度明显高于HA掺杂和未掺杂阳极，且HA@Fe₃O₄掺杂阳极表面微生物膜彼此之间紧密相连，可能建立类似“导电矩阵”的高效电子传递网络。生物多样性分析表明，未掺杂阳极表面富集微生物种群主要以可直接传递电子或者自身分泌中介体传递电子(Shewanella与Pseudomonas)的微生物为主；HA掺杂阳极表面微生物主要以可借助Cyt-c直接还原HA进行电子传递的为主（Geobacter与Brucellaceae）；HA@Fe₃O₄掺杂阳极表面富集的微生物种群与HA掺杂的有一定相似性，但是由于Fe₃O₄的加入进一步加速了HA与阳极之间的电子传递速率，其极板表面良好的生存环境有利于微生物的生长，这促使了HA@Fe₃O₄掺杂阳极表面微生物种群较HA掺杂的更为多样，HA@Fe₃O₄掺杂阳极后富集形成的更具生物多样性的微生物膜可以释放更大的电子电流。

（1）探究了具有电子穿梭能力的腐殖酸在加快微生物燃料电池阳极室中电子传递效率方面的应用潜能。

（2）采用纳米四氧化三铁负载腐殖酸形成稳定的包裹物来掺杂微生物燃料电池阳极，考察了掺杂阳极对微生物燃料电池的产电性能和稳定性的影响。

（3）明确了腐殖酸及纳米四氧化三铁负载腐殖酸在电活性微生物胞外呼吸的电子传递链中介导电子向阳极传递的过程机理。

从2018年3月份开始，我们小组五个人开始了省级的大学生创新创业训练计划项目：HA@Fe₃O₄修饰生物阳极介导电子传递效能研究，指导老师是我校环境科学与工程学院教授黄斌老师。到现在，已经过去了将近两年的时间，我们从刚开始的一无所知和一筹莫展，到各执己见产生矛盾，再到现在的目标明确，方案清晰，取得成功。在整个大创项目研究期间，我们身上发生了好多事情，有问题茅塞顿开的快乐，也有产生分歧后的面红耳赤。但总的来说，这将是我们整个大学期间难以忘却的美好回忆。回想参加研究项目的这两年里，从开始的寻找课题到申请立项撰写项目申请书，到查阅相关参考文献，确定实验项目、实施方案和寻找创新点;并制定详细的研究方案和步骤;对项目进行相关调查和研究;到最后确定项目的可行性，一步步走来，这其中的辛苦和辛酸只有经历过的人才懂，其中的经验和成长也只有经历过的人才会分享和拥有。这是一次难得的经历，一次让我们得到锻炼和成长的经历。

转眼到了项目的结题验收阶段，回顾这一段时间以来的努力和收获，现将我们的心得体会分享如下：

在研究方面,最深的体会就是要善于勤于思考,主动动手动脑。我们研究的课题对两年前的我们来说,是一个没有接触过的新领域,没有人告诉我们一步步该怎么做。需要自己去找文献查资料,去弄明白实验的原理,然后确定要创新的方向，按照这个方向一点点努力，最终取得研究成果。在这个期间我们遇到过很多困难,我们小组成员聚在一起讨论，一起查阅资料，互相沟通互相学习，再在导师以及师兄师姐的帮助下验证可行性，最终攻克难题。项目刚开始的时候，我们很急于求成，仅以我们的理解去设计研究方案，缺少对方案的论证以及对材料表征方法的学习。黄斌老师仅一看就漏洞百出，没有一点可行性。后来我们听了老师的建议，不要着急，一点点一步一步地来，先查阅文献资料，弄明白其中原理，再勤于思考，在文献资料中获得有用的信息，得到启发，然后与研究生师兄学习一些仪器的作用及使用方法，最后运用到自己研究的项目中，终于得到了可行的研究方案。

在学习知识上我们认识到光靠学习书本知识是不够的。项目的开展需要学会自主的学习，这是参加大学生创新训练项目与课堂学习最大的不同与收获。平时的课堂学习，老师都会给我们强调什么是学习的重点，同时又通过课下作业进行强化，把握知识相对较容易;但是在项目中，遇到的问题往往需要宽广的知识面及一定的开发经历解决，没有人能直接的告诉你问题原因所在，不能及时的解决问题。在这种情况下，自己就要能够分析出问题可能出现的原因，并通过网络资源及相关书籍进行学习，与自己的实验条件等信息进行比较，经不断的修改调试去解决问题。因此，具有自主学习的能力显得比较重要。

在创新方面，由于我们这是一个创新创业项目，所以创新方面是必不可少的。我觉得，创新方面首先要明确一个方向和目标，方向和目标是贯穿整个项目的核心，只有明确方向，围绕这个方向努力下去，才可能有结果。有时候，思维可能会出现“停滞不前”的现象，这时候不要着急也不要想着放弃，要试着换一个角度思考，发散思维多方位思考，作出大胆猜想，这时候你也许会有一种“柳暗花明又一村”的感觉。

其实这段时间对这个项目的付出和努力，让我们觉得收获最大，体会最多的应该是团队合作方面。一个人不管怎样都是需要团队协作才能把事情做得漂亮，也许一个人也能完成，但是可能要花上十倍百倍的时间，而且完成的可能也没有那么漂亮。“众人拾柴火焰高”这句话是有道理的。团队合作中需要我们成员间的不断磨合，学会倾听大家的意见和分享你的看法，做到尊重你得每一个组员，开心地交流与合作。研究过程中，我们发生过争执，发生过争吵，甚至更换过负责人。但当研究出现问题，团队的成员没有互相推责，互相讥讽。我们团结一心，尽个人全力协力解决问题。当我们走出实验室的时候一样能喜笑颜开。

在项目研究过程中，我深深感受到团队合作的重要性和必要性，同时也学到了很多研究方法、论证方法以及许多仪器的使用方法，在一定程度上提高了自己的学习和创新能力。很感谢这个项目给予我锻炼与成长的机会。