东北农大杨帆团队: 实时可视化研究推进碳量子点环境风险评估

学术   2025-01-02 10:50   英国  


研究背景

碳量子点 (CQDs) 是一种新型的“零维”纳米材料,具有独特的物理化学性质,包括优异的光稳定性、热稳定性、微小的尺寸(通常小于 10 nm)、高吸附能力、良好的生物相容性和优异的水溶性。
CQDs 具有良好的生物相容性和水分散性,可作为纳米示踪剂用于地下水中有毒污染物的监测。但是,当 CQDs 的浓度达到一定程度时,会对环境安全造成不利影响。然而,目前对于 CQDs 在复杂二维多孔介质中的运移行为及机制尚不清楚。

论文简介

近日,东北农业大学杨帆教授团队构建了二维可视化实验装置,明晰了碳量子点在不同物理化学条件下的实时动态分布,探究了碳量子点在二维均质/非均质多孔介质中的运移和滞留行为以及对相应的运移和滞留机理进行了分析。

该工作通过光透法可视化技术,研究了碳量子点 (CQDs) 在均质和非均质多孔介质中的实时运移与滞留过程。结果表明,增大砂粒尺寸和提高 pH 显著促进了 CQDs 的运移。然而,高离子强度则加剧了碳量子点在多孔介质中的聚集与堵塞,甚至出现了明显的聚集性荧光猝灭现象。此外,空间异质性和优先流被观察到在非均质介质中能够显著影响 CQDs 的运移行为。通过 CFT 理论和 DLVO 理论有效揭示了 CQDs 的运移与滞留机制,为其环境风险评估提供了理论支撑。

该成果以“Real-time visualization of carbon quantum dot transport in homogeneous and heterogeneous porous media”(《均质和非均质多孔介质中碳量子点运移过程的实时可视化研究》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 Environmental Science: Nano 上,并入选为封面论文

论文信息


  • Real-time visualization of carbon quantum dot transport in homogeneous and heterogeneous porous media

    Ying Zhao,‡ Jian Song,‡ Qingchun Yang, Yuelei Li, Zhuqing Liu*, Fan Yang*

    Environ. Sci.: Nano, 2024, 11, 4743–4753
    https://doi.org/10.1039/D4EN00563E


作者简介

赵莹 副教授
东北农业大学
本文第一作者,副教授,博士生导师。主要从事土壤-地下水数值模拟与优化调控研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发子课题、中国博士后基金特别资助/面上资助等科研项目 10 余项,以第一作者发表中科院一区 TOP 学术论文 10 篇,其中 ESI 高被引论文、ESI 热点论文 3 篇,封面论文 1 篇,并获 2024 年第二季度“Wiley 威立中国开放科学高贡献作者奖”。






杨帆 教授
东北农业大学
本文通讯作者,教育部长江学者特聘教授,教育部寒地黑土生境健康国际合作联合实验室常务副主任,黑龙江省智能土壤国际联合实验室主任,德国马普学会荣誉教授。长期从事黑土地保护与利用、黑土地有机质退化阻控等领域研究,主持国家重点研发计划等科研项目 40 余项,获得重要国际奖 1 项、黑龙江省高校自然科学一等奖 1 项、黑龙江省农业技术一等奖 1 项。发表学术论文 140 余篇,单篇最高影响因子 72.087,出版学术著作和教材 4 部,获授权专利及软件著作权 40 余项,获批制定行业标准1项。

相关期刊

Nano aspects of environmental science and sustainability

rsc.li/es-nano

Environ. Sci.: Nano

2-年影响因子*5.8
5-年影响因子*6.7
JCR 分区*Q1 化学-多学科
Q1 环境科学
Q2 纳米科学&技术
CiteScore 分12.2
中位一审周期44 


Environmental Science: Nano 全面报道具有环境用途的工程纳米材料的设计和应用研究,以及人工与天然纳米材料在生物和环境体系中的相互作用。发文范围包括但不限于:纳米材料在水、空气、土壤、食物和能源可持续性等领域的新应用;纳米材料在生物系统中的相互作用以及纳米毒理学研究;纳米尺度材料的环境宿命、反应性和转化;环境中的纳米尺度过程;可持续性纳米技术,包括纳米材料的合理设计、生命周期评价、风险/效益分析等。

Editor-in-Chief
  • Peter Vikesland
    🇺🇸 弗吉尼亚理工大学

Associate editors
  • Susana Loureiro
    🇵🇹 阿威罗大学

  • Antonia Praetorius
    🇳🇱 阿姆斯特丹大学

  • Wei-Guo Song (宋卫国)
    🇨🇳 中科院化学所

  • Kevin James Wilkinson
    🇨🇦 蒙特利尔大学

  • Tong Zhang (张彤)
    🇨🇳 南开大学

Editorial board members

  • John Fortner
    🇺🇸 耶鲁大学

  • Leanne Gilbertson
    🇺🇸 匹兹堡大学

  • Iseult Lynch
    🇬🇧 伯明翰大学

  • Wendel Wohlleben
    🇩🇪 巴斯夫

  • Bintian Zhang (张斌田)
    🇨🇳 南方科技大学

  • Ines Zucker
    🇮🇱 特拉维夫大学


* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

 CiteScore 2023 by Elsevier
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