Electron small polarons and their mobility in iron (oxyhydr)oxide nanoparticles

Electron mobility within iron (oxyhydr)oxides enables charge transfer between widely separated surface sites. There is increasing evidence that this internal conduction influences the rates of interfacial reactions and the outcomes of redox-driven phase transformations of environmental interest. To determine the links between crystal structure and charge-transport efficiency, we used pump-probe spectroscopy to study the dynamics of electrons introduced into iron(III) (oxyhydr)oxide nanoparticles via ultrafast interfacial electron transfer. Using time-resolved x-ray spectroscopy and ab initio calculations, we observed the formation of reduced and structurally distorted metal sites consistent with small polarons. Comparisons between different phases (hematite, maghemite, and ferrihydrite) revealed that short-range structural topology, not long-range order, dominates the electron-hopping rate.     

纳米铁氧化物强化牛粪厌氧发酵产甲烷

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响,提升牛粪厌氧发酵效率,本研究以纳米铁氧化物（Iron oxide nanoparticle,INP）为典型金属添加剂,比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半纤维素等的变化,并进一步探究INP添加对微生物群落和关键酶活性的影响。结果显示,INP添加促进纤维素水解并有利于挥发性脂肪酸的降解,从而促进产甲烷过程。连续反应器每日添加625 mg∙L^-1 INP时日甲烷产量达到173.4 mL∙g^-1∙d^-1,比对照组提高了38.3%;即使反应器停止添加INP,与对照组相比日产甲烷量依然显著提高（P＜0.05）。16S rRNA分析表明,INP添加富集了乙酸氧化菌Mesotoga和嗜氢产甲烷菌Methanoculleus这一对协同互营菌。宏基因组分析表明,INP添加显著促进嗜乙酸产甲烷途径和嗜氢产甲烷途径相关酶的活性,尤其提高了甲烷合成关键酶-甲基辅酶M还原酶（EC 2.8.4.1）的活性（P<0.05）,这是产甲烷效能提升的主要原因。综上,INP添加剂的施用有利于牛粪厌氧发酵产甲烷,从而提升畜禽粪污能源化利用效率。     

水牛静脉注射葡萄糖后血糖水平的调节机制研究

12头健康禁食公水牛分为3组。组Ⅰ(n=6)与组Ⅱ(n=3)分别经颈静脉快速注射50%葡萄糖和0.9%生理盐水各2 mL.kg-1;组Ⅲ(n=3)为对照,不作处理。分别于注射前60、10 m in及注射后1、5、10、30、60、120、180、240、300、360和420 m in采血,立即测定血浆葡萄糖及胰岛素和胰高血糖素,分析各指标间的相关性及血浆胰岛素/血糖值(IGR1)和胰岛素/胰高血糖素值(IGR2)。结果显示:注射前,各组水牛血浆葡萄糖、胰岛素和胰高血糖素的浓度接近。组Ⅱ和组Ⅲ水牛的上述指标在所有采样时间点上组内和组间均未表现出显著性差异(P>0.05),IGR1和IGR2也没有明显变化。组Ⅰ水牛静注葡萄糖1 m in后血糖浓度迅速升至峰值,而血浆胰岛素30 m in后才升高(约20倍)至峰值,然后两者均缓慢下降,直到420 m in仍明显高于注射前的水平(P<0.05)。而胰高血糖素仅在注射葡萄糖后1和5 m in时显示出差异(P<0.05),IGR1在注射葡萄糖(组Ⅰ)后立即下降,至注射后180 m in,组Ⅰ的IGR1和IGR2与组Ⅱ和组Ⅲ的基本持平。相关性分析表明,血糖浓度与血浆胰岛素水平呈极显著正相关(r=0.73,P<0.01),与胰高血糖素浓度呈显著负相关(r=-0.58,P<0.05),但胰岛素水平与胰高血糖素浓度相关性不显著(r=0.06,P>0.05)。提示:水牛胰岛素代谢迟缓,对静注的葡萄糖清除缓慢,表现出持续性高血糖症和高胰岛素血症;水牛对于静注葡萄糖的反应不同于奶牛、犬、马等其他动物。     

纳米氧化物对美托洛尔生物富集的影响研究

为揭示氧化物纳米颗粒（NPs）对离子型有机污染物在水生生物体内富集的影响,本研究考察了两种典型的氧化物NPs对鲤鱼富集β-阻断剂美托洛尔的影响以及美托洛尔在鱼体内各部位的分布,并通过批平衡实验进一步探讨了吸附解吸与生物富集的关系。结果表明：NPs共暴露时,在摄取阶段结束时美托洛尔生物浓缩因子（BCF）值增加了2.39倍（TiO₂ NPs）和3.49倍（SiO₂ NPs）。净化阶段鱼体内的美托洛尔半衰期由20.09d缩短到8.39d（TiO₂ NPs）和6.13d（SiO₂ NPs）,净化结束时鱼体内的美托洛尔残余浓度则略有升高。NPs的共暴露未改变鲤鱼摄取美托洛尔的途径,但显著升高了鱼鳃和内脏中美托洛尔的浓度。相对于TiO₂ NPs,SiO₂ NPs对美托洛尔具有更强的、且不可逆的吸附,使用Freundlich模型拟合的lg K_F值分别为2.21（TiO₂ NPs）和4.47（SiO₂ NPs）。研究表明NPs能够通过吸附载带促进鱼体对美托洛尔的富集,吸附态美托洛尔主要通过摄食和鳃的呼吸作用随NPs进入鱼体内,由NPs携带进入鱼体内的美托洛尔一部分发生解吸从而被鱼体利用,未发生解吸的部分随NPs的排出被排出体外。     

Glucocorticoids can induce PTSD-like memory impairments in mice

Posttraumatic stress disorder (PTSD) is characterized by a hypermnesia of the trauma and by a memory impairment that decreases the ability to restrict fear to the appropriate context. Infusion of glucocorticoids in the hippocampus after fear conditioning induces PTSD-like memory impairments and an altered pattern of neural activation in the hippocampal-amygdalar circuit. Mice become unable to identify the context as the correct predictor of the threat and show fear responses to a discrete cue not predicting the threat in normal conditions. These data demonstrate PTSD-like memory impairments in rodents and identify a potential pathophysiological mechanism of this condition.     

绿色合成纳米铁对污染土壤中砷的钝化效果

为实现对砷(As)污染土壤的高效修复,利用桉树叶提取液合成纳米铁颗粒悬浊液(EL-nFe),分析其对溶液中As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附性能,在此基础上利用化学法重点评估其对重度As污染土壤的钝化效果。结果表明,EL-nFe对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附过程符合准一级动力学和Langmuir等温吸附模型,其对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的最大吸附量分别为8.08和24.68 mg/g。施加EL-nFe后的土壤As的浸出性和生物有效性显著降低,SPLP-As和KH₂PO₄提取的生物有效性As分别下降33.26%～52.42%和6.57%～14.21%,同时土壤连续提取的结果显示,EL-nFe促使土壤易溶态As向生物利用率较低的残渣态As转变,提高了土壤As的稳定化程度。因此,EL-nFe对土壤As具有良好的钝化效果,且成本较低,可作为一种良好的修复重度As污染土壤的钝化剂。     

纳米氧化锌缓解大豆铝胁迫生理机制

【目的】探究在铝(Al)胁迫下不同含量的纳米氧化锌(Zinc oxide nanoparticles,ZnO NPs)对大豆Glycine max (Linn.) Merr.生理特性的影响,为金属纳米材料在农业上的应用提供一定参考。【方法】采用盆栽试验,选择耐Al品种‘华春2号’和普通品种‘华春6号’,在0.3 g/kg Al胁迫处理下,施加不同剂量的ZnO NPs(0、25、50、100和150 mg/kg),探究ZnO NPs对大豆生理指标(鲜质量、根长和叶绿素含量)、总超氧化物歧化酶(Total superoxide dismutase,T-SOD)活性和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)浓度的影响。【结果】Al胁迫显著降低了‘华春6号’的鲜质量和根长,显著增加了其MDA浓度。对于‘华春2号’,Al胁迫显著增加了其叶绿素a和叶绿素b含量,而对其他指标无明显影响。无Al胁迫条件下施用ZnO NPs,均提高了‘华春6号’和‘华春2号’的鲜质量、根长和T-SOD活性。而在Al胁迫下施加不同剂量的ZnO NPs使‘华春6号’的鲜质量和根长分别增加13.2%～100.4%和7...     

氧化铁对腐殖酸的吸附机制研究

对不同pH、电解质强度条件下氧化铁对腐殖酸的吸附量、解吸量和腐殖酸可见光谱(E4/E6)进行测定和分析,从而探讨氧化铁对腐殖酸的吸附机理。采用批量平衡震荡法进行氧化铁对腐殖酸的吸附实验,并用分光光度计对吸附前后的E4/E6进行检测。结果表明:酸性环境中物理吸附、物理化学吸附和化学吸附并存,其中物理吸附占了近一半;中性和弱碱性环境中氧化铁对腐殖酸的吸附以化学吸附为主。吸附过程中,吸附在矿物表面的腐殖酸的分子量大、芳构化度大,芳香环的缩合度较大;解吸过程中,中性条件解吸出来的HA的分子量大、芳构化大、芳香环的缩合度较大,碱性条件解吸出的腐殖酸的分子量小、芳构化度小、芳香环的缩合度较小。三氧化二铁和四氧化三铁与不同电解质强度的不同组合条件下,其吸附机制基本相同。     

Supported iron nanoparticles as catalysts for sustainable production of lower olefins

Lower olefins are key building blocks for the manufacture of plastics, cosmetics, and drugs. Traditionally, olefins with two to four carbons are produced by steam cracking of crude oil-derived naphtha, but there is a pressing need for alternative feedstocks and processes in view of supply limitations and of environmental issues. Although the Fischer-Tropsch synthesis has long offered a means to convert coal, biomass, and natural gas into hydrocarbon derivatives through the intermediacy of synthesis gas (a mixture of molecular hydrogen and carbon monoxide), selectivity toward lower olefins tends to be low. We report on the conversion of synthesis gas to C(2) through C(4) olefins with selectivity up to 60 weight percent, using catalysts that constitute iron nanoparticles (promoted by sulfur plus sodium) homogeneously dispersed on weakly interactive α-alumina or carbon nanofiber supports.     

古红土中球粒状磁颗粒的发现及氧化铁矿物

在第四纪古红土中发现了球状粒磁颗粒,经扫描电镜观察认为是超顺磁性颗粒的集合体。透射电镜,Ｘ－衍射和矿物磁测证明球粒状磁颗粒由石英,赤铁矿,磁赤铁矿和针铁矿组成。ＴＥＭ观察到球粒状磁颗粒中赤铁矿呈圆片状,磁赤铁矿呈鱼鳞片状,针铁矿呈针状。     

Failure to regulate TNF-induced NF-kappaB and cell death responses in A20-deficient mice

A20 is a cytoplasmic zinc finger protein that inhibits nuclear factor kappaB (NF-kappaB) activity and tumor necrosis factor (TNF)-mediated programmed cell death (PCD). TNF dramatically increases A20 messenger RNA expression in all tissues. Mice deficient for A20 develop severe inflammation and cachexia, are hypersensitive to both lipopolysaccharide and TNF, and die prematurely. A20-deficient cells fail to terminate TNF-induced NF-kappaB responses. These cells are also more susceptible than control cells to undergo TNF-mediated PCD. Thus, A20 is critical for limiting inflammation by terminating TNF-induced NF-kappaB responses in vivo.     

氧化铁和有机质对土壤有机无机复合状况的影响

用黏质黄壤、硅铝质黄壤、紫色土及白鳝泥土通过加入不同量的有机质和氧化铁在田间条件下进行土壤培养试验，以研究氧化铁和有机质对有机无机复合状况的影响。结果表明，增加有机质能提高土壤中无定形铁和络合态铁的含量，显著提高铁的活化度，且土壤中铁的活化度与有机质含量具有一定的正相关性；氧化铁同有机质一样能增加土壤中复合体的含量，其中氧化铁与G2型复合体呈正相关；有机质能增加土壤中的重组腐殖质、松结合态腐殖质、稳结合态腐殖质和紧结合态腐殖质；氧化铁能显著提高土壤中重组腐殖质、松结合态腐殖质的含量。重组腐殖质中松结合态腐殖质所占比例较大，而稳结合态和紧结合态腐殖质所占比例较小，稳结合态腐殖质与土壤中氧化铁呈负相关。     

Identification of active gold nanoclusters on iron oxide supports for CO oxidation

Gold nanocrystals absorbed on metal oxides have exceptional properties in oxidation catalysis, including the oxidation of carbon monoxide at ambient temperatures, but the identification of the active catalytic gold species among the many present on real catalysts is challenging. We have used aberration-corrected scanning transmission electron microscopy to analyze several iron oxide-supported catalyst samples, ranging from those with little or no activity to others with high activities. High catalytic activity for carbon monoxide oxidation is correlated with the presence of bilayer clusters that are approximately 0.5 nanometer in diameter and contain only approximately 10 gold atoms. The activity of these bilayer clusters is consistent with that demonstrated previously with the use of model catalyst systems.     

纳米氧化锌对两种蔬菜种子发芽及幼苗生长的影响

为研究金属型纳米颗粒对蔬菜种子发芽性能和幼苗生长的影响,于2017年7月采用种子发芽试验,探究了不同浓度（0、50、100、200、500、700、1 000 mg·L^-1）下纳米氧化锌颗粒（ZnO NPs）和硫酸锌（ZnSO₄）处理对樱桃萝卜（Raphanus sativus L.）和小白菜（Brassica chinensis L.）种子发芽性能及幼苗生长的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs或ZnSO₄处理下两种蔬菜作物的发芽率与对照处理相比均无显著差异（P>0.05）,而两种蔬菜的生物量则均受到抑制。ZnO NPs及ZnSO₄处理对两种蔬菜根长的抑制作用强于芽长。ZnO NPs对两种蔬菜种子根长的抑制率比ZnSO₄更大,且抑制率均随着处理浓度的升高而增加,在1 000 mg·L^-1时最高,达到98%。而ZnSO₄对两种蔬菜芽长的抑制作用强于ZnO NPs。研究表明,尽管ZnO NPs和ZnSO₄对两种蔬菜发芽率无显著影响,但二者均在一定程度上抑制了两种蔬菜根长和芽长。     

日粮碘铁水平与蛋鸡血浆、肝及蛋碘铁含量的相关性研究

将 30羽 2 78日龄罗曼蛋鸡随机分成 3组 ,以日粮含 I0 .5 mg/ kg,含 Fe2 5 mg/ kg(对照组 ) ,含 I5 0mg/ kg,含 Fe5 2 5 m g/ kg(试验 组 ) ,含 I10 0 m g/ kg,含 Fe10 2 5 m g/ kg(试验 组 )饲喂 8周 ,观察日粮中碘铁在产蛋母鸡体内的转运及日粮碘铁水平与产蛋母鸡血浆、肝及蛋碘铁含量的关系。结果表明 ,与对照组比较 ,试验 组和 组血浆碘含量增加了 15 3%和 2 0 1% ,蛋黄碘含量提高了 1395 %和 176 2 % ,蛋白碘含量提高了 12 1%和187% ;血浆铁含量增加了 115 %和 142 % ,蛋黄铁含量提高了 77%和 12 4% ,肝铁含量提高了 10 5 %和 149% ,蛋白铁含量和肝碘含量未发现明显变化。相关性检验表明 ,日粮碘与血浆碘、蛋黄碘及蛋白碘 ,血浆碘与蛋黄碘及蛋白碘 ,日粮铁与血浆铁、肝铁及蛋黄铁 ,血浆铁与肝铁、蛋黄铁 ,均呈强正相关 (P<0 .0 1)。这些结果提示 ,通过高碘高铁日粮可以大幅度提高蛋中碘铁含量 ,产蛋母鸡是日粮中碘铁向蛋中转运的良好载体     

根表铁、锰氧化物胶膜对水稻铁、锰和磷、锌营养的影响

采用400目尼龙绢网制作的网袋进行土－砂联合培养的盆栽试验，研究了不同铁、锰肥用量条件下2个水稻品种（杂交稻汕优149和常规稻93－14）根表铁、锰氧化物胶膜数量及其对水稻铁、锰和磷、锌营养的影响。结果表明，锰胶膜中铁胶膜居主要地位，而锰胶膜较少（占胶膜总量的2．32％－7．54％），施用铁、锰肥明显增加铁、锰胶膜数量。胶膜上富集的磷量与铁胶膜数量呈正相关，而与锰胶膜无明显关系；胶膜上锌的富集量与铁、锰胶膜数量均无明显关系。铁、锰胶膜可以减少Fe^2 ,Mn^2 特别是Fe^2 的过量吸收，使水稻免受伤害；杂交稻汕优149根系氧化力较强，根表迎胶膜相对较厚，地上部锰吸收量低于常规稻93－14。试验还发现本试验条件下，根表铁、锰胶膜对水稻磷吸收起抑制作用，而对锌的吸收没有明显的作用。     

左氧氟沙星在铁氧化物表面的吸附：动力学和pH的影响

通过批吸附动力学、等温吸附试验,并结合X射线光电子能谱(XPS)技术和衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR),揭示不同pH下左氧氟沙星(LEV)在铁氧化物表面的吸附机制。结果表明：溶液pH对LEV在针铁矿表面的吸附影响较大,不同pH下,其吸附动力学更符合准二级动力学模型(R²>0.98)。在pH为4时,3 h左右达到吸附平衡,而在pH为8时,12 h达到吸附平衡,并且pH为4的吸附量约是pH为8的2倍。XPS和ATR-FTIR的结果一致表明,静电作用和化学吸附是其主要吸附机制,在低pH(pH为4)时,LEV在针铁矿表面主要以单核双齿形态被吸附,在高pH(pH为8)时,主要以双核双齿形态被吸附。在中间pH(pH为6)时,由于静电排斥作用,导致其吸附量最大。     

氧化锌和二氧化钛纳米颗粒对淡水绿藻的单一及联合毒性研究

以氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)和二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)为研究对象,考察了ZnO NPs和TiO_2 NPs对两种淡水绿藻(斜生栅藻和蛋白核小球藻)的单一及联合毒性。结果表明:在不同的暴露时间下,ZnO NPs对淡水绿藻的生长抑制毒性均明显高于TiO_2 NPs,且溶解释放的Zn~(2+)在ZnO NPs对斜生栅藻毒性效应中的贡献高于其在ZnO NPs对蛋白核小球藻毒性效应中的贡献。ZnO NPs和TiO_2 NPs对斜生栅藻的联合毒性大于其对蛋白核小球藻的联合毒性,且ZnO NPs的毒性在二元混合物毒性中占主要贡献。ZnO NPs与TiO_2 NPs对斜生栅藻的联合毒性作用方式在混合暴露浓度小于1 mg·L~(-1)时表现为加和,而在混合暴露浓度大于1mg·L~(-1)时表现为拮抗;二元混合物对蛋白核小球藻在24 h的联合毒性作用方式表现为协同,而在48 h和72 h的联合毒性作用方式表现为拮抗。不同的暴露时间下独立作用模型对二元混合物毒性的预测能力均强于浓度加和模型,另外ZnO NPs和TiO_2 NPs对淡水绿藻的联合毒性机制与纳米颗粒诱导活性氧物种生成,引起藻细胞氧化应激有关。     

氧化铁/水界面Cd吸附研究:CD-MUSIC模型模拟

以针铁矿和赤铁矿为研究对象,研究p H、Cd浓度等对不同类型氧化铁Cd吸附行为的影响,构建氧化铁Cd吸附的CD-MUSIC模型,并分析氧化铁表面Cd的形态分布特征。结果表明:氧化铁表面Cd吸附量和吸附密度均随p H升高、Cd浓度增大而增大。针铁矿对Cd的吸附量和吸附密度显著高于赤铁矿。CD-MUSIC模型能准确模拟Cd在氧化铁/水界面的吸附特征,拟合结果表明Cd主要以(Fe OH)2Cd+1、(Fe OH)2Cd OH0两种形态吸附在氧化铁表面,其在针铁矿和赤铁矿表面亲和常数(lg KCd)分别是7.3、12.8和6.1、11.0。Cd的形态分布受p H的影响显著,但几乎不受Cd浓度的影响。p H 5.0和7.0时,针铁矿的Cd形态分布与赤铁矿相似,(Fe OH)2Cd+1是主要吸附形态。p H 9.0时,针铁矿上超过80%的Cd以(Fe OH)2Cd OH0形态存在。赤铁矿上,Cd浓度较低时,(Fe OH)2Cd+1是主要吸附形态;随Cd浓度增大,(Fe OH)2Cd+1和(Fe OH)2Cd OH0所占比例均逐渐接近50%。