近日,国际化工与材料领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(2025年中国科学院一区,IF=13.2)发表我院固废与资源化利用课题组最新研究成果。论文题目为《Revealing dissolution process and mechanism of montmorillonite by two stereoisomers of malic acids and its effect on the Cr(III) retention properties: Insights from DFT simulations and experimental studies》。研究以铜仁学院为第一完成单位,杨敬杰博士为第一作者,我院王勇、刘松、曾鹂等人为共同作者。
该研究聚焦低分子有机酸对映体在矿物-界面过程中的手性效应,围绕苹果酸的两种立体异构体—左旋体(L-苹果酸)和右旋体(D-苹果酸)—对蒙脱石溶解与重金属行为的影响开展系统研究。研究团队首先通过实验手段揭示两种对映体在蒙脱石溶解过程中对元素活化的差异,阐明手性选择性在非生物界面反应中对有机酸-矿物相互作用的调控作用。进一步结合分子动力学模拟与密度泛函理论计算,从分子结构与电子层面解析不同立体异构体与黏土矿物作用机制的差异,为理解“有机酸—黏土矿物—重金属”耦合体系提供了更精细的理论支撑。
鉴于重金属污染场地中低分子量有机酸与黏土矿物普遍共存、并显著影响重金属地球化学循环的复杂性,研究选取典型重金属 Cr(III) 开展吸附动力学与界面行为研究。结果表明,L-苹果酸 与 D-苹果酸在蒙脱石表面的覆盖程度存在差异,进而导致 Cr(III) 吸附行为的显著不同;此外,在D-苹果酸修饰的蒙脱石表面观察到明显的 Cr(III) 氧化抑制现象。相关发现为有机酸对映体在矿物表面的转化与归宿提供了新证据,也进一步证明了利用有机酸作为添加剂开展 Cr 污染修复的应用潜力。
该成果体现了我院在固废资源化利用与环境矿物界面过程研究方面的持续积累与国际化学术影响力提升,对推动我院相关学科建设及服务区域生态环境治理需求具有积极意义。
(图/文:杨敬杰;一审:王勇;二审:陈仕学;三审:郭雷)