我校973课题团队在变价重金属多介质电子转移机制方面取得系列研究成果

时间:2019-12-11作者:周磊 刘明学浏览次数:1419设置

日前,由我校董发勤教授主持的国家重点基础研究发展计划(973计划)课题《光电子协同微生物调控重金属离子价电子转移的微观机制》(2014CB846003)在生物调控UAsCr价态变化机制、晶面定向光生电子高通量导出机制、细胞磷类物质诱导铀的生物纳米矿化机制、变价金属电子转移机制等方面取得了系列研究成果,课题优质通过科技部结题验收。

五年来,该课题团队积极开展实地调查研究,多次进行国内外学术交流,在国际上率先开展光电子协同微生物调控重金属离子价电子转移的微观机制研究,创新性地提出利用光电子调控变价有害重金属污染定向人工干预的环境响应新方法,保证了课题的顺利实施并高质量通过结题验收。截止结题时,已申请中国发明专利28项(授权17项),发表SCI收录论文70篇(其中一区12篇、二区20篇、自然指数论文2篇)、EI论文9篇,出版学术专著2部,分获四川省科技进步二、三等奖各2项;出站博士后3名,毕业博士9名、硕士44名;引进四川省千人计划(军民融合专项)专家1名、晋升教授/副教授6人、出国进修教师5名;举办学术会议3场,在中美矿物-微生物相互作用双边交流会(北京)、AMAM-ICAM 2017(意大利)、IMA 2018(澳大利亚)等国际会议上多次进行专题交流。

据悉,北京大学、中国科学技术大学、福州大学三家单位与我校共同参与了973课题。

(吴安辉 编辑)(生命科学与工程学院 供稿)

 

附:我校973课题团队重要科研成果:

1、生物调控UAsCr价态变化机制

建立了一系列精细的微生物-重金属相互作用过程研究方法,研究微生物与变价重金属之间的相互作用机制,有效实现重金属可控地减量化、无害化与资源化。

代表性成果:

  1. Lei Zhou (周磊), Faqin Dong*, Hailong Li, Tingting Huo, Pingping Wang, Mingxue Liu, Gang Yang, Wei Zhang, Wenyuan Hu, Xiaoqin Nie, Huichao He, Bowen Li, Ray L. Frost*.Surface interaction between metazeunerite and an indigenous microorganism Kocuria rosea: implications for bioremediation of As-U tailings, Chemical Engineering Journal, 2019, 359, 393-401. (SCI, JCR一区, IF:8.355)

  2. Mingxue Liu (刘明学), Faqin Dong*, Wei Zhang, Xiaoqin Nie, Shiyong Sun, Hongfu Wei,Lang Luo, Sha Xiang, Gege Zhang. Programmed gradient descent biosorption of strontium ions by Saccaromyces cerevisiae and ashing analysis: A decrement solution for nuclide and heavy metal disposal. Journal of Hazardous Materials, 2016, 314:295-303. (SCI, JCR一区, IF:7.650)

 

2、晶面定向光生电子高通量导出机制

        针对光生电子调控重金属污染中亟待解决的光生电子与空穴高复合干扰,利用溶剂极性差异诱导设计制备了不同活性晶面暴露的半导体矿物阵列、掺杂异质结等光电增效结构实现光生电子在特定晶面区域上定向高通量导出,大幅提升光催化还原重金属与降解有机分子的活性。

代表性成果:

  1. Huichao He (何辉超), Jinyan Du,Bo Wu,Xiaohui Duan,Yong Zhou*, Gaili Ke,Tingting Huo,Qin Ren, Liang Bian,and Faqin Dong*, Photoelectrochemical driving and clean synthesis of energetic salts of 5, 5'-azotetrazolate at room temperature, Green Chemistry, 2018, 20, 3722-3726.(SCI, JCR一区, IF: 9.405)

  2. Wenyuan Hu (胡文远), Faqin Dong*, Jing Zhang, Mingxue Liu, Huichao He, Yadong Wu, Dingming Yang, Hongquan Deng, Differently ordered TiO2 nanoarrays regulated by solvent polarity, and their photocatalytic performances, Applied Surface Science, 2018, 442(6): 298-307. (SCI, JCR一区, IF: 5.155)

 

3、细胞磷类物质诱导铀的生物纳米矿化机制

以铀矿区优势浮游植物及土著细菌为研究对象,研究生物体内铀和磷的亚细胞分布特征以及迁移转化过程,结合先进谱学手段和仿生矿化的方法,在分子水平上研究铀与生物细胞的界膜作用过程及其产物微观化学结构,揭示代谢活动参与下细胞磷类物质原位矿化铀的分子调控机制。

代表性成果:

  1. Xiaoqin Nie (聂小琴), Faqin Dong*, Liang Bian*, Mingxue Liu, Congcong Ding, Huichao He, Gang Yang, Shiyong Sun, Yilin Qin, Rong Huang, Zheng Li, Wei Ren, Lei Wang. Uranium Binding on Landoltia punctata as a Result of Formation of Insoluble Nano-U (VI) and U (IV) Phosphate Minerals. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2017, 5(2): 1494-1502. (SCI, JCR一区, IF: 6.970)

  2. Xiaoqin Nie (聂小琴), Faqin Dong*, Ning Liu, Mingxue Liu, Dong Zhang, Wu Kang, Shiyong Sun, Wei Zhang, Jie Yang. Subcellular distribution of uranium in the roots of Spirodela punctata and surface interactions. Applied Surface Science. 2015, (347): 122-130.(SCI, JCR一区, IF: 5.155)

 

4、变价金属电子转移机制

采用多尺度计算模拟技术研究了铁基矿物-重金属-微生物代谢小分子间电子转移机制,并借助微生物法证实了系列钙钛矿-尖晶石复合界面间高选择性的轨道耦合特性,细化了变价金属和电子转移类型的关系。

代表性成果:

  1. Liang Bian*(边亮), Yujin Li, Jing Li, Jianan Nie, Faqin Dong, Mianxin Song, Lisheng Wang, Hailiang Dong, Hailong Li, Xiaoqin Nie, Xiaoyan Zhang, Xinxi Li, Lei Xie. Photovoltage response of (XZn)Fe2O4-BiFeO3 (X=Mg, Mn or Ni) interfaces for highly selective Cr3+, Cd2+, Co2+ and Pb2+ ions detection. Journal of Hazardous Materials, 2017.(SCI, JCR一区, IF:7.650)

  2. Liang Bian*(边亮), Hailong Li, Hailiang Dong, Faqin Dong, Mianxin Song, Lisheng Wang, Tianliang Zhou, Weimin Li, Wenping Hou, Xiaoyan Zhang, Xirui Lu, XinXi Li, Lei Xie. Fluorescent enhancement of bio-synthesized X-Zn-ferrite-bismuth ferrite (X=Mg, Mn or Ni) membranes: Experiment and theory. Applied Surface Science, 2016, 396.(SCI, JCR一区, IF: 5.155)

 

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