新聞動態(tài)曹杰龍、陳情澤、朱潤良等-CC：光驅(qū)動錳氧化結(jié)晶耦合鉈固定
?納米礦物（含礦物納米顆粒）廣泛分布于地球表層環(huán)境中，具有種類多、豐度高、活性強等特點，其成因機制、微觀結(jié)構(gòu)、反應(yīng)活性、地質(zhì)/地化功能屬性及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，受到礦物學(xué)及相關(guān)學(xué)科的共同關(guān)注。錳（氫）氧化物（MnOx）是一種普遍存在于地表環(huán)境中的納米礦物，制約著元素氧化還原循環(huán)、環(huán)境物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化等重要地質(zhì)地化過程。MnOx與鉈（Tl）具有很強的親和力，其形成和轉(zhuǎn)化在Tl的地球化學(xué)循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。近期研究表明，光照是驅(qū)動錳（Mn）氧化還原循環(huán)的關(guān)鍵非生物因素，然而光照條件下Mn和Tl的耦合循環(huán)機制尚不明晰。
?針對上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所朱潤良研究員團隊系統(tǒng)研究了光照條件下硝酸鹽溶液中Mn(II)氧化結(jié)晶與Tl(I)固定之間的相互影響。研究結(jié)果揭示了一個普遍但被忽視的光驅(qū)動Mn氧化還原循環(huán)過程，具體包括：（1）硝酸鹽光解產(chǎn)生的超氧自由基將Mn(II)氧化為水鈉錳礦（δ-MnO2）；（2）δ-MnO2被表面吸附的Mn(II)還原并轉(zhuǎn)化為六方水錳礦（β-MnOOH）和黑錳礦（Mn3O4）；（3）MnOx光還原溶解產(chǎn)生的Mn(II)發(fā)生再氧化（圖1）。上述過程產(chǎn)生的MnOx能夠通過吸附和共沉淀作用有效去除Tl(I)，同時，Mn(II)的存在抑制了Tl(I)的氧化（圖2）。另一方面，Tl(I)通過抑制δ-MnO2的還原轉(zhuǎn)化來改變氧化產(chǎn)物的組成，進而有利于其自身的固定。
圖1 Mn體系（a-c）和Tl/Mn復(fù)合體系（d-f）中不同反應(yīng)時間固體樣品TEM圖
圖2 Tl LIII邊（a）XANES譜與（b）k3加權(quán)EXAFS譜
圖3 Mn氧化還原循環(huán)與Tl固定耦合的示意圖
?該研究首次揭示了光驅(qū)動Mn氧化還原循環(huán)與Tl固定的耦合過程及機制（圖3），有助于我們深入理解自然環(huán)境中Mn和Tl的環(huán)境地球化學(xué)過程，并為修復(fù)Mn與其他金屬的復(fù)合污染提供了新途徑。
?相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Index期刊《Chemical Communications》。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（42272045，42225203）、廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項目（2023B1515020006）的資助。
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論文信息：
Jielong Cao(曹杰龍), Qingze Chen*(陳情澤), Xun Liu(劉洵), Yixuan Yang(楊奕煊), Hongbo Li(李鴻博), Juan Liu(劉娟), Runliang Zhu(朱潤良). Coupling of manganese oxidative crystallization and thallium immobilization under light irradiation. Chemical Communications, 2025, 61, 19917-19920. DOI: 10.1039/D5CC05797C.
