01导读
随着水体富营养化加剧，有害藻华频发，其中铜绿微囊藻因产毒且适应性强成为防控重点。现有治理方法中，物理法能耗高、成本大；生物法效果不稳定；光催化化学法虽有效，但受限于反应面积和光照条件。亟需开发更高效实用的控藻新技术。
02成果掠影
近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所唐伟研究员、王中林院士团队在Nano energy上发表了题目为“Efficient algal inactivation via contact-electro-catalysis”的研究论文（DOI: 10.1016/j.nanoen.2026.111836），通过接触起电界面转移电子的化学效应，实现水体、湖泊的藻华控制。研究人员采用3D打印多孔聚丙烯（PP）水轮，通过高速旋转强化固液接触起电，故而产生活性氧实现铜绿微囊藻高效灭活。材料对比表明，PP与聚四氟乙烯（PTFE）对铜绿微囊藻的灭活率分别为74.40%和79.44%，显著高于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，41.28%）及不锈钢（24.33%），证实对铜绿微囊藻的灭活源于CEC而非机械剪切。同时，光合色素显著下降，表明细胞光合系统受损。通过细胞形态、膜完整性、抗氧化系统及生理特性等分析，机理研究表明CEC通过ROS诱导氧化损伤，导致藻细胞结构和代谢功能被破坏。本研究为有害藻华的控制提供了一种环保、高效且可扩展的解决方案。
03图文解析
图1. CEC系统对微囊藻的灭活性能。(a) 水车式PP叶轮装置示意图；(b) 不同聚合物叶轮的灭活效率；(c) 不同孔径PP叶轮的灭活效率；(d) PET与PP叶轮的灭活效率对比；(e) PET与PP叶轮处理样品中叶绿素a含量随时间的变化；(f) PET与PP叶轮处理样品中类胡萝卜素含量随时间的变化。
图2. PP叶轮在接触电催化前后的表征。(a) 接触电催化前PP叶轮的扫描电镜图像（比例尺：500 μm）及相应的能谱元素分布图（C、H）；(b) 接触电催化后PP叶轮的扫描电镜图像（比例尺：500 μm）及相应的能谱元素分布图（C、H）；(c) 拉曼光谱；(d) 傅里叶变换红外光谱；(e) X射线光电子能谱C 1s高分辨谱。
图3. 微囊藻细胞膜完整性评估。(a–c) 扫描电镜图像：(a) 处理前，(b) PP叶轮搅拌1小时后，(c) PP叶轮搅拌6小时后的细胞形态；(d–f) 流式细胞术分析：(d) 处理前，(e) 相同条件下搅拌1小时后，(f) 搅拌6小时后的细胞状态。
图4. 微囊藻在接触电催化灭活过程中的氧化应激响应及有机物演变。(a) 超氧化物歧化酶活性变化；(b) 过氧化氢酶活性变化；(c) 丙二醛含量变化；(d–f) 三维荧光光谱图，分别表示：(d) 初始状态（0小时），(e) 机械搅拌处理1小时后，(f) 机械搅拌处理6小时后。
图5. 微囊藻灭活的机理分析。(a) 通过接触电催化作用，由旋转的PP叶轮介导的灭活机理示意图。(b, c) 在PP叶轮高速搅拌条件下，显示活性氧生成的电子顺磁共振谱图：(b) DMPO捕获的•OH加合物，(c) TEMP捕获的1O2。
文献信息H. Meng, K. Shi, J. Liu, H. Li, S. Ma, Z.L. Wang, W. Tang, Efficient algal inactivation via contact-electro-catalysis, Nano Energy 151 (2026) 111836. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.111836.
文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285526001400?via%3Dihub=
04作者介绍
孟缓 中国科学院北京纳米能源与系统研究所2024级普博，指导教师为唐伟研究员，致力于接触电致催化微生物领域，截至目前在ACS energy letters, Nano energy等期刊发表SCI论文2篇。申请国家发明专利1项。
史开洋 中国科学院北京纳米能源与系统研究所2024级普博，指导教师为唐伟研究员，致力于接触电致催化固氮领域，截至目前，以第一或共同第一作者在Angew, Appl. Catal. B, Research等期刊发表SCI论文6篇。申请国家发明专利2项，已授权2项。
唐伟 研究员，博士生导师，国家高层次青年人才，获得北京大学学士和博士学位。近年来致力于界面功能电子的研究，以通讯/第一作者发表学术论文100余篇，包括Nature Energy、Nature Sensors、Nature Communications、Advanced Materials、JACS、Angewandte等，SCI引用超过1.8万次，h 因子75。入选国家万人计划青年拔尖人才、中国科学院青年创新促进会、Elsevier全球前2%顶尖科学家年度影响力排行榜，获评江西省科技进步一等奖、北京市科学技术二等奖、中国仪器仪表学会技术发明二等奖，及中关村论坛（国家级平台）百项新技术等。课题组网站：http://www.mosclab.cn/
王中林 教授，中国科学院外籍院士，美国国家发明家科学院院士，欧洲科学院院士，欧洲工程院院士，加拿大工程院国际院士，韩国科学与技术院外籍院士，佐治亚理工学院终身讲席教授，Hightower讲席教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，中国科学院大学讲席教授。他是2023年全球能源奖（Global Energy Prize）、2019年爱因斯坦世界科学奖（Albert Einstein World Award of Science）、2018年埃尼奖（ENI Award，被誉为“能源界诺贝尔奖”）等三大国际顶级奖项获得者。他是纳米能源研究领域的奠基人，开创了基于纳米发电机的自驱动系统及蓝色能源宏大领域，为高熵能源体系的发展提供了全新的方向。
