锑在赤铁矿晶面的吸附与转化机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    41907266
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0707.环境地球化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The micro-interfacial process and transformation are essential steps controlling the environmental geochemical cycling of antimony. The project focuses on the interfacial process of antimony, and hematite facets are used as environmental micro-surface. Multiple complementary techniques including synchrotron-based methods and quantum chemistry based theoretical simulation are employed to explore the reaction dynamic process and molecular mechanism of antimony adsorption and transformation on hematite facets. The project will elucidate the key role of hematite crystal facets in the antimony adsorption and transformation. The mechanism of the transformation of adsorbed antimony mediated by iron reduction with the coupling effect of hematite facets and iron reducing bacteria will be highlighted. The impact of electron shuttle on antimony transformation in the presence of iron reducing bacteria will be investigated. The research should shed light on the molecular-level mechanisms of antimony reaction on hematite facets with iron reducing bacteria. The results should provide the theoretical basis for further understanding of antimony biogeochemical cycling.
锑的微界面过程与转化是控制其环境地球化学循环的重要过程。本项目将围绕锑的环境界面过程,以赤铁矿特性晶面为环境介质界面,利用以同步辐射为主的多种谱学技术结合第一性原理的理论量化计算研究锑在赤铁矿晶面上吸附与转化的动态过程及分子机制;阐明赤铁矿晶面在锑的吸附与转化中所起的关键作用;重点研究赤铁矿晶面和铁还原菌耦合作用介导的晶面铁还原对吸附态锑转化的调控机制;探讨电子梭在铁还原菌参与下对吸附态锑的价态转化及释放的影响。通过揭示锑-赤铁矿晶面-铁还原菌多界面过程作用机制,为深入理解锑的生物地球化学循环提供理论基础。

结项摘要

锑的微界面过程与转化是控制其环境地球化学循环的重要过程。项目利用同步辐射X射线扩展吸收精细结构(EXAFS)结合密度泛函理论(DFT)计算,研究了锑在赤铁矿晶面上的吸附沉淀过程及其分子机制,发现锑的吸附构型同时依赖于晶面和锑浓度,在高浓度锑条件下形成表面沉淀。基于高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线衍射(XRD)表征,明确了锑在赤铁矿晶面的沉淀结构,表明锑沉淀相晶型与赤铁矿表面结构存在晶格匹配关系。在此基础上,研究了赤铁矿晶面和铁还原菌耦合作用介导的晶面铁还原过程及其对吸附态锑转化的调控机制,发现溶解态锑/铁的摩尔比依赖于赤铁矿晶面。基于分子动力学模拟(MD)探讨了赤铁矿晶面与外膜蛋白的相互作用及电子传递链长度,发现不同晶面上电子传递链长度的差异导致铁还原速率不同,促进吸附态锑的释放。项目研究了锑在赤铁矿晶面的吸附沉淀和脱附释放等环境过程,阐明了赤铁矿晶面在锑吸附与转化中所起的关键作用,为深入理解锑的环境生物地球化学循环并开发污染防治对策提供了理论基础及科学依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Arsenic adsorption on hematite facets: spectroscopy and DFT study
赤铁矿晶面上的砷吸附:光谱学和 DFT 研究
  • DOI:
    10.1039/d0en00812e
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Science: Nano
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Yan;Tingshan Chan;Chuanyong Jing
  • 通讯作者:
    Chuanyong Jing
Mechanistic study for stibnite oxidative dissolution and sequestration on pyrite
黄铁矿氧化辉锑矿氧化溶解及封存机理研究
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.114309
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Li Yan;Tingshan Chan;Chuanyong Jing
  • 通讯作者:
    Chuanyong Jing
Mechanistic Study for Antimony Adsorption and Precipitation on Hematite Facets
赤铁矿晶面锑吸附沉淀机理研究
  • DOI:
    10.1021/acs.est.1c07801
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Yan;Tingshan Chan;Chuanyong Jing
  • 通讯作者:
    Chuanyong Jing
DFT study on TiO2 facet-dependent As(III) oxidation process: Importance of As(IV) species
TiO2 晶面依赖性 As(III) 氧化过程的 DFT 研究:As(IV) 物种的重要性
  • DOI:
    10.1016/j.susc.2022.122219
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
    Surface Science
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Haoze Chen;Li Yan;Chuanyong Jing
  • 通讯作者:
    Chuanyong Jing
Structural and mechanistic study of antimonite complexation with organic ligands at the goethite-water interface
针铁矿-水界面锑矿与有机配体络合的结构和机理研究
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2022.134682
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Wen Zhong;Zhipeng Yin;Liying Wang;Li Yan;Chuanyong Jing
  • 通讯作者:
    Chuanyong Jing

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其他文献

Pharmacological Effects of Mangiferin
芒果苷的药理作用
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 通讯作者:
    唐慧勤
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  • 作者:
    卫智权;阎莉;邓家刚;邓静
  • 通讯作者:
    邓静

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基于晶面反应的锑在铁锰结核上的再分配过程与作用机制
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    22376214
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  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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