基本信息
李浩然 男 硕导 过程工程研究所
电子邮件：hrli@home.ipe.ac.cn
通信地址：北京中关村北二条一号
邮政编码：100190


研究领域矿物生化工程是研究生物大分子与无机物间的相互作用的新兴学科，是生物矿物工程的主题，是矿物无机化学和生物化学等相互渗透、相互融合而形成的一个前沿学科方向。其作用机制包括金属离子在生物体中的存在状况和功能、活性机制、化学模拟等，以及微生物及其酶与复杂矿物之间的催化氧化还原和吸附和吸引。矿物生化工程技术可以从分子、超分子水平揭示生物成矿及矿物溶浸过程、微生物的呼吸过程、生物硬组织的形成等现象，同时可以为与之相关的环境治理、资源利用及新材料制备技术提供科学依据。
矿物生化工程技术课题组目前以国家需求为导向，综合利用海洋极端微生物基因资源和矿产资源，建立非传统资源的最佳利用模式，在模拟自然界生物成矿和生物溶浸的基础上，对现有的不能利用的矿产资源进行利用，实现资源的可持续发展。
目前主要进行以下三方面的具体研究：
微生物电子传递现象和氢能源：
生物与矿物质之间的相互作用在分子水平上可被阐明，从本质上解释了生物指示矿床存在、生物形成矿物，生物溶浸矿物具有密切关系。生物与矿物，生物大分子与金属离子或氧化物、氢氧化物之间的相互作用是支配这些生物过程的基础。金属及其氧化物与微生物呼吸相耦合，涉及到水 - 矿物 - 微生物界面电子传递过程，利用微生物电池进行研究胞外电子传递，不但可以指导低品位复杂矿物的生物利用，也可用于指导环境修复等应用的突破，近年更是成为氢能源的全新途径。
矿物材料过程及环境矿物材料：
大自然具有天然自净化功能，使得人和地球能相互依存。过去在认识、研究、开发和利用天然自净化作用时，忽略了对天然矿物净化功能的研究，重点放在有机生物对各类污染物的净化功能上，同时人们在治理污染的实践中往往把过多的精力投入在非自然功能方法技术的开发上，随之而来的便是复杂昂贵的处理工艺与不可避免的二次污染问题。模拟强化洋底水 - 岩 - 生物界面固有的生物化学过程，将铁锰氧化还原菌和活性酶与锰结核微粒制成环境矿物材料，用于生物湿法冶金和矿山冶金废水治理、城市水资源处理、海洋和湖泊区域性污染修复等。
生物矿化和生物成矿模拟：
生物矿化材料是由生命系统参与合成的天然的生物陶瓷和生物高分子复合材料，如珍珠、贝壳、牙齿、骨骼等。与普通天然及合成材料相比，生物矿化材料具有特殊的高级结构和组装方式，有很多近乎完美的性质，如极高的强度，非常好的断裂韧性和耐磨性等 。以贝壳珍珠层为例，其组成 95 ％以上为碳酸钙，断裂韧性却比单相碳酸钙高 3000 倍。以合成高分子代替生物大分子，模拟生物矿化材料的形成过程，通过高聚物超分子组装、微相组装直至体系组装，控制无机物在高分子膜表面的诱导结晶，构筑目标性能的高分子 - 无机物复合材料。微生物利用胞内外活性基团进行金属富集随即进行成矿过程演化已经进入实用阶段。

招生信息

招生专业 化学工程
生物化工
工业催化

招生方向 矿物加工
微生物反应工程
太阳能利用
教育背景 2001-09--2004-07 北京科技大学 博士学位
1985-09--1990-07 清华大学化工系 学士


学历 北京科技大学 2001** 研究生毕业


学位 北京科技大学 2001** 工学博士学位

工作经历

工作简历 1992-07--1998-07 中国科学院过程工程研究所国家生化工程技术中心（北京） 副主任
1990-07--今 中国科学院过程工程研究所 课题组长

专利与奖励

奖励信息 （1） 氧化锰矿微生物还原浸出综合利用，二等奖，省级，2005


专利成果 （1） 用于制氢的套筒型无膜微生物电解电池，发明，2009，第1作者，专利号：**0.8
（2） 一种无膜微生物燃料电池，发明，2011，第1作者，专利号：**9.9
（3） 氧化锰矿中微生物催化氧化还原 - 耦合浸出方法，发明，2004，第1作者，专利号：ZL**.8
（4） 深海多金属结核中有价金属的微生物浸出方法，发明，2003，第1作者，专利号：Zl**.6

出版信息

发表论文 （1） Power Production Enhancement with a Polyaniline Modified Anode in Microbial Fuel Cells，Biosensors and Bioelectronics，2011，通讯作者
（2） Electrochemical treatment of graphite to enhance electron transfer from bacteria to electrodes，Bioresource Technology，2011，通讯作者
（3） Power production enhancement with a polyaniline modified anode in micribial fuel cells，Biosensors and Bioelectronics，2011，通讯作者
（4） Anodic electron shuttle mechanism based on 1-hydroxy-4-aminoanthraquinone in microbial fuel cells，Electrochemistry Communications，2010，通讯作者
（5） The Factors Affecting Biofilm Formation in theMediatorless Microbioal Fuel Cell，Chemical and Biochemial Engineering Q，2010，第1作者
（6） Microfiltration Membrane performance in two-chamber microbial fuel cells，Biochemical Engineering Journal，2010，通讯作者
（7） Hydrogen production from acetate in a cathode-on-top single-chamber microbial electrolysis cell with a mipor cathode，Biochemical Engineering Journal，2010，通讯作者
（8） Effects of Inoculation Strategy and Cultivation Approach on the Performance of Microbial Fuel Cell using Marine Sediment as Bio-matrix，Journal of Applied Microbiology，2008，通讯作者
（9） Improving Energy Accumulation of Microbial Fuel Cells by Metabolism Regulation using Rhodoferax ferrireducens as Biocatalyst，Letters in Applied Microbiology，2008，通讯作者
（10） Effect of Bio- and Abio- factors on Electricity Generation in a Mediatroless Microbial Fuel Cell，Biochemical Engineering Journal，2007，通讯作者
（11） A state of the art review on microbial fuel cells: A promising technology for wastewater treatment and bioenergy，Biotechnology Advances，2007，第2作者


发表著作 （1） 深海矿产资源开发利用，Development and Applications of marine minerals，海洋出版社，2004-06，第2作者

科研活动

科研项目 （1） 高效低成本模块化光合微生物燃料电池过程研究，主持，国家级，2012-01--2015-12
（2） 微生物燃料电池电子产生与传递的机理研究，主持，国家级，2009-01--2011-12
（3） 微生物燃料电池及废水发电关键技术，主持，国家级，2007-10--2010-12


参与会议 （1） 微生物燃料电池电子传递过程研究，中国科协第227次青年科学家论坛“微生物燃料电池技术”，2010-12，赖斌，唐新华，李浩然

合作情况

项目协作单位
指导学生已指导学生

周良 硕士研究生 081703-生物化工

李少华 硕士研究生 081703-生物化工

佟萌 硕士研究生 081703-生物化工

李顶杰 硕士研究生 081703-生物化工

卢翠香 硕士研究生 081703-生物化工

郭坤 硕士研究生 081703-生物化工

唐新华 硕士研究生 081703-生物化工

现指导学生

赖斌 硕士研究生 430105-材料工程