研究亮点

李志雄:天然有机质与水铁矿作用机制【EST,2020】
发布:科技处 2020-07-22 阅读:

自然系统中普遍存在的水铁矿纳米颗粒(Fh NPs)不可避免会与广泛存在的天然有机质(NOM)发生相互作用,从而影响其自身及附着的污染物的地球化学行为。如何更精准的进行NPsNOM相互作用研究一直是热点难题,特别是NPs团聚行为还有几个问题没有解决:(1NPs吸附NOM会对NPs团聚有影响,但是不同种类或不同分子量的NOMNPs上的吸附行为不清楚,导致NPs吸附与团聚的关联性不明确;(2NOM吸附量、吸附层厚度以及官能团组成等因素对NPs团聚行为的主控因素无法明确,很难获知静电作用或空间位阻效应等作用机制;(3)不同种类表面电荷是否会导致NPs团聚行为的差异?

针对上述问题,我校地学院博士生李志雄在导师陈家玮教授与休斯顿大学Yandi Hu副教授、Stacey M. Louie助理教授的共同指导下,通过对吸附到水铁矿表面的NOM物化性质(吸附量、分子量、电荷、芳香性、化学官能团)定量研究,揭示了NOM影响Fh NPs吸附和团聚行为的作用机理,研究成果对于判断环境中铁基纳米颗粒的迁移性、稳定性以及环境归趋等行为具有重要意义。主要取得以下认识:

1、分子量> 3 kDaNOM组分可以通过空间位阻作用抑制Fh NPs的团聚,分子量越大、吸附量会越大,抑制作用越明显。较小的NOM 组分(< 3 kDa),由于吸附量很低,会促进Fh NPs团聚,这种作用是由补丁电荷吸引力导致的。

2、不同分子量NOM吸附到Fh NPs表面,吸附层的化学特性相似而物理特性不同。因此NOM物理特性(如吸附量和分子量)对NPs团聚行为的主控作用比化学特性重要得多。

3、首次发现同一种来源的不同分子量NOM对于表面带正电荷的Fh NPs的团聚行为有着截然不同的影响。

1 研究成果选为Supplementary Cover封面

 

2 不同分子量NOM组分与Fh NPs相互作用示意图

上述研究成果发表于环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》上,并选为Supplementary Cover封面。Zhixiong Li#, Sheyda Shakiba#, Ning Deng, Jiawei Chen*, Stacey Marie Louie*, Yandi Hu*. Natural organic matter (NOM) imparts molecular-weight-dependent steric stabilization or electrostatic destabilization to ferrihydrite nanoparticles. Environmental Science & Technology. 2020, 54, 6761−6770. [2018 IF = 7.149]

原文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.0c01189

附件20200722140359662274.pdf (2.1963615MB)