检索结果-南通市图书馆

Science China(Technological Sciences) 2017年第12期60卷 1870-1877页

作者： LIU Yi LI Yan LU AnHuai WANG ChangQiu ding hongrui The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution Beijing Key Laboratory of Mineral Environmental Function School of Earth and Space Sciences Peking University Beijing 100871 China

Natural paragenetic semiconducting minerals give important hints for fabricating stable and effective photocatalysts, which can be widely used in solar energy harvest and pollution control. To enhance the photoactivity of natural sphalerite(ZnS), needle-like nanocrystal MoS_2 was loaded on sphalerite surface through a hydrothermal method, mimicking the intergrowth of molybdenite(MoS_2) and sphalerite in nature. The resultant coupled MoS_2/sphalerite exhibited a hydrogen evolution reaction(HER) potential at-0.35 V(vs. NHE), and showed obvious photoresponse under visible-light. The photodegradation rate of methyl orange(MO) over MoS_2/sphalerite could reach 75% within 180 min. Compared to sphalerite, coupled MoS_2/sphalerite had a higher photocurrent,more positive HER potential and 66% higher photodegradation rate. The enhanced photoactivity was attributed to the charge transfer from sphalerite to MoS_2 and high electrons' mobility on MoS_2 layer.

关键词： sphalerite MoS2 coupled semiconductor visible-light photocatalysis

Semiconducting Mineral Photocatalytic Regeneration of Fe^(2+) Promotes Carbon Dioxide Acquisition by Acidithiobacillus ferrooxidans

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2013年第3期87卷 761-766页

作者： LI Yan LU Anhuai WANG Xin ding hongrui WANG Changqiu The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution School of Earth and Space Sciences Peking University

Chemoautotrophic organisms have once been excluded from the development of universally applicable CO2 fixation technology due to its low production yields of biomass. In this study, we used Acidithiobacillusferrooxidans （A.f.） as a model chemoautotrophic microorganism to test the hypothesis that exogenetic photoelectrons from semiconducting mineral photocatalysis can enable the regeneration of Fe^2＋ that could be then used by A.f. and support its growth. In a simulated electrochemical system, where exogenetic electrons were provided by an electrochemical approach, an accelerated growth rate of A.f. was observed as compared with that in traditional batch cultivation. In a coupled system, where light-irradiated natural rutile provided the primary electron source to feed A.f., the bacterial growth rate as well as the subsequent CO2 fixation rate was demonstrated to be in a light-dependent manner. The sustaining flow of photogenerated electrons from semiconducting mineral to bacteria provided an inexhaustible electron source for chemoautotrophic bacteria growth and CO2 fixation. This finding might contribute to the development of novel effective CO2 fixation technology.

关键词： CO2 fixation photocatalysis chemoautotrophic organisms semiconducting mineral

Photoelectrochemical performance of birnessite films and photoelectrocatalytic activity toward oxidation of phenol

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Journal of Environmental Sciences 2017年第2期29卷 259-267页

作者： Huiqin Zhang hongrui ding Xin Wang Cuiping Zeng Anhuai Lu Yan Li Changqiu Wang The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution School of Earth and Space Sciences Peking University Institutes of Science and Development Chinese Academy of Sciences

Birnessite films on fluorine-doped tin oxide（FTO） coated glass were prepared by cathodic reduction of aqueous KMnO4. The deposited birnessite films were characterized with X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and atomic force *** photoelectrochemical activity of birnessite films was investigated and a remarkable photocurrent in response to visible light was observed in the presence of phenol, resulting from localized manganese d–d transitions. Based on this result, the photoelectrocatalytic oxidation of phenol was investigated. Compared with phenol degradation by the electrochemical oxidation process or photocatalysis separately, a synergetic photoelectrocatalytic degradation effect was observed in the presence of the birnessite film coated FTO *** degradation ratios were influenced by film thickness and initial phenol concentrations. Phenol degradation with the thinnest birnessite film and initial phenol concentration of 10 mg/L showed the highest efficiency of 91.4% after 8 hr. Meanwhile, the kinetics of phenol removal was fit well by the pseudofirst-order kinetic model.

关键词： Birnessite Photoelectrochemical activity Photocurrent Photoelectrocatalytic oxidation Phenol

Reduction,mineralization,and magnetic removal of chromium from soil by using a natural mineral composite

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Environmental Science and Ecotechnology 2022年第3期11卷 64-71页

作者： Xiang Ji Chuanye Zhou Liangxi Chen Yanzhang Li Tianci Hua Yan Li Changqiu Wang Song Jin hongrui ding Anhuai Lu Beijing Key Laboratory of Mineral Environmental Function School of Earth and Space SciencesPeking UniversityBeijing100871China Advanced Environmental Technologies LLC 4025 Automation WayUnit F4Fort CollinsCO80525USA Department of Civil and Architectural Engineering University of WyomingLaramieWY82071USA

Reductive immobilization has been a commonly used technique to detoxify Cr(VI)from soil;however,it's challenging to remove the reduced Cr from soil to prevent its *** work explored a natural magnetic composite for the remediation,mineralization,and magnetic removal of Cr(VI)from the *** consists of 77%magnetite and 23%pyrrhotite with strong magnetic properties.A series of characterization tests show that composites of magnetite and pyrrhotite are interlaced and closely bonded,and contain no other heavy *** Cr(VI)removal rate increases with the decrease in composite particle size.A kinetics study shows that removing Cr(VI)by the composite is likely through both adsorption and *** conditions are more favorable for the immobilization of Cr(VI),at 45.8 mg Cr(VI)removal per g of composite at pH *** 100 days of in-situ treatment by the composite,the leaching concentration(TCLP)of Cr(VI)-contaminated soil was 1.95 mg L^(-1),which was below the EPA limit(5 mg L^(-1))for hazardous *** reduction,the composite was separated from soil by magnetic characteristics,and 58.2%of Cr was found *** post-treatment Cr-containing composite was analyzed by SEM-EDS,Raman spectra,and *** was found that Cr was mineralized on the surface of the composite in the form of Cr(OH)3,Cr_(2)O_(3),and FeCr_(2)O_(4).This indicates that reduction and mineralization of Cr(VI)in the soil can be accomplished through natural magnetic mineral composites and easily separated and removed from the soil,achieving a complete soil cleanup.

关键词： Cr Magnetic Mineral composite Mineralization Soil remediation

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地表“矿物膜”:地球“新圈层”

岩石学报 2019年第1期35卷 119-128页

作者：鲁安怀李艳丁竑瑞王长秋北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室矿物环境功能北京市重点实验室北京100871

地球表层是一个极为复杂的开放系统,其中所充满的阳光、大气、水分、有机酸、无机酸/盐、矿物质和微生物等彼此之间无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的多种自然作用。本文采用环境矿物学、半导体物理学与光电化学等交叉学科研究手... 详细信息

地球表层是一个极为复杂的开放系统,其中所充满的阳光、大气、水分、有机酸、无机酸/盐、矿物质和微生物等彼此之间无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的多种自然作用。本文采用环境矿物学、半导体物理学与光电化学等交叉学科研究手段,在我国南方红壤、西南喀斯特和西北戈壁等典型陆地生境中,发现直接暴露于太阳光下的土壤/岩石表面广泛发育有几十纳米到数百微米厚度的铁锰氧化物"矿物膜";详细研究了铁锰氧化物"矿物膜"中矿物组成及其精细结构特征,发现半导体性能优异的水钠锰矿普遍存在,其晶体结构中富含促进其光催化功能的稀土元素Ce。在这些生境中,矿物岩石表面所包覆的铁锰氧化物"矿物膜"总是朝着太阳光发育,岩石背面却不出现"矿物膜",揭示出太阳光照射下的地球陆地表面普遍存在的"矿物膜"与太阳光有着直接的响应关系。光电化学测试结果显示,天然"矿物膜"具有较好的日光响应性能,由其制成的电极在可见光照射下皆能产生明显的光电流,而不含铁锰氧化物矿物的岩石基质样品及石英、长石等矿物样品几乎不产生光电流,表明"矿物膜"光电流的产生主要与铁锰氧化物有关。进一步测得"矿物膜"中主要铁锰氧化物的禁带宽度均小于2. 5eV,证明其均为对可见光具有广泛而良好吸收的天然半导体矿物。以全球日光平均辐照强度100mW/cm^2计以及全球典型生境中"矿物膜"分布面积估算,全球"矿物膜"吸收太阳能等效为生物质能的最大量与2017年度全球糖类产量(1. 92亿吨)相当。铁锰氧化物"矿物膜"不仅存在于陆地地表,还存在于海洋透光层中。可以认为地表"矿物膜"是地球上分布最广的天然"太阳能薄膜",从功能上"矿物膜"相当于继地核、地幔和地壳之后的地球第四大圈层,事实上构成了地球"新圈层",也是地球在太阳光能量驱动下发生外营力地质作用的关键地带。在此基础上,本文提出从"矿物膜"中产生的矿物光电子与太阳光子和元素价电子共同组成了地表存在的三种主要能量形式的认识。深入探讨太阳光照射下地表多圈层交互作用界面上所发生的电子传递与能量转化的微观机制,有助于深刻理解地表"矿物膜"这一地球"新圈层"如何影响地球物质演化、生命起源进化与环境变化演变的宏观过程。

关键词：地表“矿物膜” 水钠锰矿元素Ce 矿物光电子地球“新圈层”

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天然黑钨矿可见光催化活性的实验研究

地学前缘 2019年第4期26卷 287-294页

作者：李灵慧李艳黎晏彰鲁安怀丁竑瑞北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室/北京大学地球与空间科学学院矿物环境功能北京市重点实验室北京100871

天然半导体矿物具有优良的日光催化特性。本研究选取天然钨酸盐作为研究对象,对武鸣、栗木、崇义3个不同矿区的天然黑钨矿进行了矿物学及光催化实验探究。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针微区分析对天然样品的结构与成分... 详细信息

天然半导体矿物具有优良的日光催化特性。本研究选取天然钨酸盐作为研究对象,对武鸣、栗木、崇义3个不同矿区的天然黑钨矿进行了矿物学及光催化实验探究。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针微区分析对天然样品的结构与成分进行分析,鉴定其主要矿物相为黑钨矿(Fe,Mn)[WO4],从武鸣、栗木到崇义矿区,Fe/Mn摩尔分数比从7.1、0.9到0.3依次降低。利用紫外可见漫反射测得武鸣、栗木、崇义地区样品禁带宽度分别为1.5、1.6和1.7eV,说明其具有良好的可见光响应。在pH为7的条件下用质量浓度为1g/L的样品对5mg/L的有机染料亚甲基蓝(MB)进行光催化实验(含0.01mol/L H2O2 ),结果表明武鸣地区黑钨矿实验组降解MB的效果最佳,3h后其效率分别是栗木、崇义地区样品的1.1倍和1.6倍。电子顺磁共振谱检测结果显示,反应过程中均产生氧化性羟自由基(·OH),其中效果最好的武鸣黑钨矿产生的·OH信号更强;不同自由基捕获实验证明·OH在光催化反应过程中起主要作用。进一步选取武鸣黑钨矿开展光催化降解机制研究,实验结果显示:光照下黑钨矿与H2O2共存的实验组对MB的脱色降解率可达99%(3h),只有黑钨矿的对照组降解7%的MB,只有H2O2 的对照组降解31%的MB;黑暗条件下,同时添加黑钨矿与H2O2的对照组对MB的去除率为34%。不同H2O2 浓度条件下黑钨矿降解MB符合准一级动力学方程,说明降解过程与催化剂含量无关,H2O2 更多的是充当电子受体。分析认为,不同产地黑钨矿日光催化效率与矿物铁含量呈正相关,与禁带宽度呈负相关,推测其反应机理是光催化与芬顿反应协同产生的·OH将MB氧化降解。本研究为开发利用天然矿物治理环境污染提出了新方法。

关键词：黑钨矿钨酸盐天然半导体矿物可见光光催化污染降解

Microbe-Mediated Mineral Transformation of Montmorillonite by a Strain of Bacillus Mucilaginosus 3027

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矿物学报 2013年第S1期33卷 126-126页

作者： YANG Xiaoxue LU Anhuai LI Yan WANG Haoran ZHU Yun ding hongrui Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution School of Earth and Space Sciences National Research Centre for Geoanalysis

Clay minerals are ubiquitous on epigeosphere, especially in soils and sediments where microbes thrive. The clay-microbe interactions are common in these geological media and greatly contribute to accelerating the mineral transformation process, e.g. the illitization of nontronite (a Fe-rich smectite) catalyzed by microbes under anoxic atmosphere in 2 weeks. However, few has considered montmorillonite, a Fe-poor smectite more typical in natural environments than nontronite. This study therefore focuses on the interaction between montmorillonite and bacteria under conditions relevant to those in natural soils and sediments.

关键词： smectite kaolinite microbe transformation

地表“矿物膜”半导体矿物光电子调控微生物群落结构演化特性研究

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地学前缘 2020年第5期27卷 195-206页

作者：任桂平鲁安怀李艳王长秋丁竑瑞兰州大学地质科学与矿产资源学院甘肃省西部矿产资源重点实验室甘肃兰州730000 北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室/矿物环境功能北京市重点实验室北京100871

矿物-微生物交互作用广泛参与地球表层系统物质循环与能量流动过程,深刻地影响着一系列重要的地表生物地球化学进程。近年来地表半导体矿物的相关研究,为矿物-微生物交互作用提供了崭新研究方向,揭示地表"日光-半导体矿物-微生物"系统... 详细信息

矿物-微生物交互作用广泛参与地球表层系统物质循环与能量流动过程,深刻地影响着一系列重要的地表生物地球化学进程。近年来地表半导体矿物的相关研究,为矿物-微生物交互作用提供了崭新研究方向,揭示地表"日光-半导体矿物-微生物"系统电子传递过程及其环境效应,是地质微生物学交叉领域研究的核心科学问题之一。本研究从地表不同生境"矿物膜"出发,以光电化学技术证实喀斯特、红壤、岩石漆"矿物膜"在1000min长时间循环实验中平均光电流值约为5.4、3.4、3.2μA/cm^2,证实"矿物膜"良好日光响应特性且铁锰氧化物矿物在其中发挥核心作用。基于笔者前期研究所发现的"矿物膜"电活性菌富集且与半导体矿物分布呈正相关性这一现象,本文进一步构建模拟光电子红壤细菌群落系统,20天后细菌群落α多样性显著提升,研究证实细菌群落具有模拟光电子响应活性,且电极与溶液群落均具有演化方向性;16S rRNA测序分析表明模拟光电子作用下Shewanella、Pseudomonas、Streptococcus、Lactobacillus、Acinetobacter等电活性菌显著富集。综上,本文研究结果间接证实地表半导体矿物光电子可有效调控微生物群落结构并促进电活性菌在"矿物膜"中富集。

关键词：地表“矿物膜” 半导体矿物光电子电活性菌

方解石-白云石-菱镁矿的中远红外光谱学特征研究

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地学前缘 2022年第1期29卷 459-469页

作者：朱莹黎晏彰鲁安怀丁竑瑞李艳王长秋北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室/矿物环境功能北京市重点实验室北京100871

利用拉曼光谱和红外光谱研究了方解石、白云石和菱镁矿的光谱学特征,探究了影响三种矿物红外辐射性能的因素。三种矿物的拉曼光谱(Raman)、中红外吸收光谱(MIR)、远红外吸收光谱(FIR)显示随着矿物中镁含量的增大将会影响CO_(3)^(2-)的... 详细信息

利用拉曼光谱和红外光谱研究了方解石、白云石和菱镁矿的光谱学特征,探究了影响三种矿物红外辐射性能的因素。三种矿物的拉曼光谱(Raman)、中红外吸收光谱(MIR)、远红外吸收光谱(FIR)显示随着矿物中镁含量的增大将会影响CO_(3)^(2-)的面外弯曲振动(ν_(2))、反对称伸缩振动(ν_(3))和平面内弯曲振动(ν_(4)),使各光谱特征峰均向高频端迁移。基于黑体辐射定律以及在80℃、400~2000 cm^(-1)矿物的辐射能量谱,结果显示方解石、白云石、菱镁矿的发射率依次减少(0.951,0.938,0.895)。三种矿物的红外吸收光谱和发射光谱中的振动位置均受CO_(3)^(2-)基频的显著影响,在1300~1650 cm^(-1)均产生宽的低吸收带,该吸收带与CO_(3)^(2-)的反对称伸缩振动相关,且吸收带范围(202,236,272 cm^(-1))与发射率之间呈负相关关系。因此,当最强化学键的振动出现在发射光谱窄的吸收带范围内会产生相对较高的辐射能和发射率。此外,矿物的晶体结构也会影响发射率,大的离子半径、键长和晶胞体积将降低辐射过程中能量的吸收,增强辐射特性。综上研究结果,方解石、白云石和菱镁矿的拉曼光谱和红外光谱揭示了金属原子的相对质量对光谱学特征的显著影响,其发射率可能受到C-O键的反伸缩振动范围、最强吸收带控制的最低发射率以及矿物晶体结构的共同影响。这项研究呈现了必要的光谱信息和热发射率数据以识别特定的碳酸盐矿物,为类似矿物的光谱特征研究奠定了基础;同时为进一步认识地壳中大量的碳酸盐矿物提供了研究方法,也为地外勘探的深入研究给予相关的理论基础。

关键词：碳酸盐矿物中红外吸收光谱远红外吸收光谱热红外发射光谱晶体结构发射率

矿物电子能量协同微生物胞外电子传递与生长代谢

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微生物学报 2020年第9期60卷 2084-2105页

作者：贾昊凝李艳黎晏彰鲁安怀丁竑瑞北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室矿物环境功能北京市重点实验室北京100871

矿物是无机自然界吸收与转化能量的重要载体,其与微生物的胞外电子传递过程体现出矿物电子能量对微生物生长代谢与能量获取方式的影响。根据电子来源与产生途径,以往研究表明矿物中变价元素原子最外层或次外层价电子与半导体矿物导带上... 详细信息

矿物是无机自然界吸收与转化能量的重要载体,其与微生物的胞外电子传递过程体现出矿物电子能量对微生物生长代谢与能量获取方式的影响。根据电子来源与产生途径,以往研究表明矿物中变价元素原子最外层或次外层价电子与半导体矿物导带上的光电子是微生物可以利用的两种不同胞外电子能量形式,其产生及传递方式与微生物胞外电子传递的电子载体密切相关。在协同微生物胞外电子传递过程中,矿物不同电子能量形式之间既有相似性亦存在着差异。反过来,微生物胞内-胞外电子传递途径也影响对矿物电子能量的吸收与获取,进而对微生物生长代谢等生命活动产生影响。本文在阐述矿物不同电子能量形式产生机制及其参与生物化学反应的共性和差异性特征基础上,综述了微生物获取矿物电子能量所需的不同电子载体类型与传递途径,探讨了矿物不同电子能量形式对微生物生长代谢等生命活动的影响,展望了自然条件下微生物利用矿物电子能量调节其生命活动、调控元素与能量循环的新方式。

关键词：矿物电子能量胞外电子传递价电子半导体矿物导带光电子