Abstract Gut microbial dysbiosis contributes to the development of colorectal cancer (CRC). Here we catalogue the microbial communities in human gut mucosae at different stages of colorectal tumorigenesis. We analyse the gut mucosal microbiome of 47 paired samples of adenoma and adenoma-adjacent mucosae, 52 paired samples of carcinoma and carcinoma-adjacent mucosae and 61 healthy controls. Probabilistic partitioning of relative abundance profiles reveals that a metacommunity predominated by members of the oral microbiome is primarily associated with CRC. Analysis of paired samples shows differences in community configurations between lesions and the adjacent mucosae. Correlations of bacterial taxa indicate early signs of dysbiosis in adenoma, and co-exclusive relationships are subsequently more common in cancer. We validate these alterations in CRC-associated microbiome by comparison with two previously published data sets. Our results suggest that a taxonomically defined microbial consortium is implicated in the development of CRC.

Bio-ethanol, as a clean and renewable fuel, is gaining increasing attention, mostly through its major environmental benefits. It can be produced from different kinds of renewable feedstock such as e.g. sugar cane, corn, wheat, cassava (first generation), cellulose biomass (second generation) and algal biomass (third generation). The conversion pathways for the production of bio-ethanol from disaccharides, from starches, and from lignocellulosic biomass are examined. The common processing routes are described, with their mass and energy balances, and assessed by comparing field data and simulations. Improvements through 5 possible interventions are discussed, being (i) an integrated energy-pinch of condensers and reboilers in the bio-ethanol distillation train; (ii) the use of Very High Gravity (VHG) fermentation; (iii) the current development of hybrid processes using pervaporation membranes; (iv) the substitution of current ethanol dewatering processes to >99.5 wt% pure ethanol by membrane technology; and (v) additional developments to improve the plant operation such as the use of microfiltration of the fermenter broth to protect heat exchangers and distillation columns against fouling, or novel distillation concepts. Whereas the benefits of introducing these techniques are recognized, extensive research is still needed to scientifically and economically justify their application. The paper finally presents a tentative economic assessment, with production costs not only depending on the extent of applying process improvements, but also on the raw material used in the process.

A series of MnOx–CeO2 mixed oxide catalysts with different compositions prepared by sol–gel method were tested for the catalytic combustion of chlorobenzene (CB), as a model of volatile organic compounds of chlorinated aromatics. MnOx–CeO2 catalysts with different ratios of Mn/Ce + Mn were found to possess high catalytic activity in the catalytic combustion of CB, and MnOx(0.86)–CeO2 was identified as the most active catalyst, on which the temperature of complete combustion of CB was 254 °C. Effects of systematic variation of reaction conditions, including space velocity and inlet CB concentration on the catalytic combustion of CB were investigated. Additionally, the stability and deactivation of MnOx–CeO2 catalysts were studied by various characterization methods and other assistant experiments. MnOx–CeO2 catalysts with high Mn/Ce + Mn ratios present a stable high activity, which is related to their high ability to remove the adsorbed Cl species and a large amount of active surface oxygen.

In nature, hierarchically assembled nanoscale ionic conductors, such as ion channels and ion pumps, become the structural and functional basis of bioelectric phenomena. Recently, ion‐channel‐mimetic nanofluidic systems have been built into reconstructed 2D nanomaterials for energy conversion and storage as effective as the electrogenic cells. Here, a 2D‐material‐based nanofluidic reverse electrodialysis system, containing cascading lamellar nanochannels in oppositely charged graphene oxide membrane (GOM) pairs, is reported for efficient osmotic energy conversion. Through preassembly modification, the surface charge polarity of the 2D nanochannels can be efficiently tuned from negative (−123 mC m −2 ) to positive (+147 mC m −2 ), yielding strongly cation‐ or anion‐selective GOMs. The complementary two‐way ion diffusion leads to an efficient charge separation process, creating superposed electrochemical potential difference and ionic flux. An output power density of 0.77 W m −2 is achieved by controlled mixing concentrated (0.5 m ) and diluted ionic solutions (0.01 m ), which is about 54% higher than using commercial ion exchange membranes. Tandem alternating GOM pairs produce high voltage up to 2.7 V to power electronic devices. Besides simple salt solutions, various complex electrolyte solutions can be used as energy sources. These findings provide insights to construct cascading nanofluidic circuits for energy, environmental, and healthcare applications.

An air-stable star-shaped CoIICoIII3 complex with only one paramagnetic Co(II) ion in the D3 coordination environment has been synthesized from a chiral Schiff base ligand. Magnetic studies revealed that this complex exhibits slow magnetic relaxation in the absence of an applied dc field, which is one of the main characteristics of single-molecule magnets (SMMs). The relaxation barrier is as high as 109 K, which is quite large among transition-metal ion-based SMMs. The complex represents the first example of zero-field SMM behavior in a mononuclear six oxygen-coordinate Co(II) complex.

The construction of S-scheme heterojunction is an effective approach to accelerate photocarrier transfer and improve charge utilization, thus promoting photocatalytic hydrogen evolution. Herein, we report, for the first time, the construction of a S-scheme heterojunction based on sulfur-vacancy-modified ZnIn2S4 (Sv-ZIS) and covalent organic frameworks (COFs), by in-situ growth of Sv-ZIS on COF TpPa-1 (composed of 1,3,5-triformylphloroglucinol and p-phenylenediamine). Under visible-light irradiation, in the absence of cocatalyst, the optimal Sv-ZIS/TpPa-1 (5:1) (with a Sv-ZIS: TpPa-1 mass ratio of 5:1) achieved an enhanced hydrogen production rate of 2745 μmol g−1 h−1 than parent ZIS/TpPa-1 (5:1), with an AQE of 4.67% at 420 nm. Theoretical calculations confirmed that sulfur-vacancy enlarged the internal electric field (IEF) in Sv-ZIS/TpPa-1, leading to greater interfacial charge transfer from Sv-ZIS to TpPa-1 than that of ZIS to TpPa-1. The enhanced IEF and rapid separation and transfer of photocarriers following S-scheme charge transfer mechanism synergistically guaranteed the improved performance.

Organic photovoltaic (OPV) cells possess substantial advantages for indoor applications. However, the underdeveloped cathode interlayer hinders the industrialization of indoor OPV cells. Here, we introduce a phenanthroline derivative with weak nucleophilicity, dicarbolong-phenanthroline (DCP), as the cathode interlayer and comprehensively examine its utilization in indoor OPV cells. DCP exhibits thin depletion region width, which is beneficial for the charge extraction at the interface, thereby contributing to improved power conversion efficiency (PCE). Moreover, DCP presents high adaptability for coating process due to its thickness insensitivity. A DCP-based OPV module is fabricated by blade-coating method, reaching a high maximum output voltage of 4.00 V and a remarkable PCE of 30.6 % at 1000 lux. The OPV module can be successfully applied for efficient wireless power transfer. Furthermore, the DCP-based cell demonstrates outstanding device stability with a lifetime of 32000 hours under indoor lighting. These results demonstrate the promising potential of DCP-based OPV cells for indoor applications.

Novel visible-light-responsive BODIPY-based MOFs exhibited excellent photocatalytic activity toward oxidation of sulfides and arylboronic acids under ambient conditions, which was attributed to the active oxygen species produced in the reaction.

NaV 2 O 5 is a promising cathode material for ion batteries with high capacity and good cycle performance. The high concentration of vanadium and low impurity in vanadium‐rich solution makes it possible to be used as raw material for vanadium product preparation. Vanadium solution containing impurity was prepared to investigate its influence mechanism on NaV 2 O 5 crystal precipitation. The influence of four major impurity elements on the precipitation of NaV 2 O 5 following the order of P > Al > Si > Fe. With the increase of impurity concentrations, vanadium conversion rate and V content of the precipitates decreased to varying degrees, while impurity content increased. When concentrations of Fe, Al and Si were high, the resulting precipitate was still NaV 2 O 5 , but the crystal structure changed. The AlOH and SiOH hider the condensation between VOH and broke the rod into irregular flakes and blocks. As P concentration gradually increased, the precipitates changed from NaV 2 O 5 to VO 2 (H 2 O) 0.5 and then to Na 3 .053((V 5 O 9 )(PO 4 )2(OH)0.1(H 2 O)8, meanwhile, the morphologies changed from rod to plate, then to cross‐like, and finally to cube. Revealing the influence of impurity in vanadium‐rich solution on the growth of NaV 2 O 5 crystal is conducive to the popularization of the process.