课题基金 / 基金详情

铁氧簇合物的合成及其水解行为研究

批准号:
21971214
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
龙腊生
依托单位:
学科分类:
配位化学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
龙腊生

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
水铁矿是广泛存在于地球表面的纳米水合铁氢氧化物。它不仅是生物体中铁卟啉的铁源,也是地下及地表水、工业及放射性污染物等的重要净化器。由于水铁矿的反应活性与其制备方法密切相关,因此,在分子水平上揭示水铁矿的形成机制对于理解其环境行为和优化其技术应用至关重要。申请课题中,申请人基于稀土离子亲氧性以及稀土离子配位水酸性明显低于三价铁离子配位水酸性之特点,拟采用稀土离子俘获铁氧簇合物。通过合成出不同核数、不同结构的稀土-铁氧簇合物,并研究这些不同核数、不同结构的稀土-铁氧簇合物水解行为,探讨水铁矿的形成机制;通过对不同稀土-铁氧簇合物水解形成的水铁矿对重金属或放射性离子吸附的效果研究,理解其环境行为和技术应用。因此,申请课题对于揭示水铁矿的形成机制,优化其技术应用具有重要意义。
英文摘要
Ferrihydrite is a nanoparticulate iron oxyhydroxide which is ubiquitous in the natural near-surface environment. It is not only present in the core of the protein ferritin, but also an important purifier for groundwater, industrial pollutants and radioactive elements. Owing to the reactivity of ferrihydrite closely related to its preparation, it is thus critical to have an understanding of ferrihydrite formation processes from solution at the molecular scale to underpin its environmental behavior and technological applications. In this proposal, we, based on the characteristic that lanthanide ions are oxyphilic and that their coordination water is less acidic than that of ferric ions, propose to capture discrete polynuclear iron-oxo clusters through lanthanide ions as stabilizers. We hope to explore the formation mechanism of the ferrihydrite by synthesizing a series of lanthanide-iron-oxo clusters with different nuclei and structures and studying their hydrolysis behavior, and to understand the environmental behavior and technological applications of the ferrihydrite by investigating the effect of the hydrolysis products of different lanthanide-iron-oxo clusters on the adsorption of heavy metal or radioactive ions. Thus, the proposal is helpful for to reveal the formation mechanism of the ferrihydrite and underpin its technological applications.
水铁矿是广泛存在于地球表面的纳米水合铁氢氧化物。它不仅是生物体中铁卟啉的铁源,也是地下水、工业污及放射性污染物等的重要净化器。由于水铁矿的反应活性与水溶液自身特性以及其形成机制等密切相关,因此,在分子水平上揭示水铁矿的形成机制对于理解其环境行为和优化其技术应用至关重要。.虽然Keggin-Fe13簇合物被广泛为是形成水铁矿的前驱体,但水铁矿的形成仍有许多问题亟待解决,如:不同构型Keggin-Fe13簇合物其构型转化的驱动力是什么?为何不同粒径的水铁矿含有不同数量的水和Fe-O四面体等?因此,发展一种有效的合成不同构型的Keggin-Fe13簇合物方法,并研究不同构型Keggin-Fe13簇合物转化的驱动力及其水解行为对于揭示水铁矿的形成机理至关重要。然而,由于Fe3+高的电荷密度使得其水解速度非常快,在水溶液中俘获不同构型的Keggin-Fe13簇合物仍极具挑战。.项目中,我们建立了一种用稀土离子俘获Keggin-Fe13簇合物的有效方法,并成功合成出含有α-Keggin-Fe13的簇合物,含有 β-Keggin-Fe13的簇合物,含有二缺位β-Keggin-Fe13的簇合物,含有七缺位β-Keggin-Fe13的簇合物,含有ε-Keggin-Fe13的簇合物,含有六缺位ε-Keggin-Fe13的簇合物,含有r-Keggin-Fe13的簇合物等。特别是:我们首次证明了pH值是Keggin-Fe13簇合物间构型转化的驱动力。.在机理研究方面:我们利用小角X射线散射对含有α-Keggin-Fe13簇合物Fe29在水中解离产物进行了监测,证实了α-Keggin-Fe13簇合物作为前驱体形成水铁矿时并不涉及到缺位Keggin-Fe13簇合的形成。这一研究结果与以往的Keggin Fe13团簇作为前驱体形成水铁矿时涉及缺位Keggin Fe13团簇形成的结论完全不同。进一步,根据不同时间小角 X 射线散射的结果以及Fe29团簇结构,我们提出了水铁矿新的结构模型。特别是:我们提出结构模型中水的数量变化(13%~22%)和Fe-O四面体的数量变化(19%~ 31%)与不同粒径水铁矿中观察到的水的数量变化(14% ~ 24%)与Fe-O四面体的数量变化(15% ~ 35%)较为一致。此外,在水铁矿技术应用方面,我们初步研究发现:铁氧簇合物可以用于不同稀土离子的分离。
手性稀土—过渡金属团簇的可控合成与磁手征二色性研究
  • 批准号:
    92161203
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    370.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    龙腊生
  • 依托单位:
单分散稀土-过渡金属簇合物的合成及磁性
  • 批准号:
    21673184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    龙腊生
  • 依托单位:
高核稀土、稀土-过渡金属簇合物的设计合成及其磁热效应研究
  • 批准号:
    21431005
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    330.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    龙腊生
  • 依托单位:
水簇合物和水聚合物的合成及其对温度和主体依赖性研究
  • 批准号:
    20471050
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    龙腊生
  • 依托单位:
国内基金
海外基金