随着现代社会的进步与发展,能源的过度开采和利用造成一系列严峻的环境问题。为了改善以化石能源为主的能源结构,促进社会可持续发展,发展以甲烷为代表的生物质能源,是解决能源问题的一条有效途径。厌氧发酵是将有机固体废物转化成生物燃料(主要为甲烷)的过程,是最有前景的能源转换技术之一。然而,厌氧发酵过程中通常存在低效率、保留时间长等问题,阻碍了该技术的发展。目前研究发现,在厌氧发酵体系中加入高导电性的纳米石墨烯、铁氧化物、生物炭等纳米材料可以有效地缩短产甲烷阶段的反应滞后期,提高产甲烷效率。但是上述材料在尺度上远远小于菌体,很难桥连相邻的细菌,在溶液中电子传递效率偏低,并且具有细胞毒性大,生物相容性差等缺点,这些因素都限制了纳米材料在厌氧发酵中的应用。针对上述不足,本论文通过对细菌的天然结构菌毛做仿生设计,合成了一种生物修饰的超细金纳米线构建直接电子传递途径,促进厌氧发酵过程中细菌的产甲烷效率。本实验以油胺为软模板,还原四氯金酸三水合物成功制备出超细金纳米线。该材料的微纳结构与菌毛高度一致,具有柔软的结构和较高的长径比,其平均宽度为1.8 nm,长度可达数微米,可任意弯曲有效串联相邻的菌体。通过自组装,金纳米线在硅片基底表面形成了具有高导电性的蜂窝状大孔结构;对该组装结构中金纳米线表面进一步修饰类核酸分子4,6-二氨基-2-巯基嘧啶(DAPT),提高了其与细菌间生物相容性,实现了产甲烷菌在蜂窝状金线基底上的高效富集,大幅提升了厌氧发酵过程中产甲烷菌的产气效率,使产甲烷量增加了3.2倍。除此之外,本论文还合成了一种银纳米线阵列,并初步探讨其在汽油脱硫中的应用。实验通过液相多元醇法,以氯化银作为晶种快速合成了形貌均一及具有良好结晶度的银纳米线。通过气液自组装法制备了长程有序、排列规整的银纳米线阵列。这种规整有序的阵列结构可提高纳米线表面的等离子共振和电子云密度,促进其与硫化物的结合,实现在室温下对汽油中硫化物的初步脱除。