【85】三
27.土壤中铁氧化物的浓度为1到500g/kg不等。针铁矿和赤铁矿常见于厌氧条件下。
28.土壤中的铁可以被铝或锰同构取代。
29.①土壤中最常见的氧化物为针铁矿(α-FeOOH)，是由氧原子紧密堆积成的六边形结构，SSA：14-77，使土壤呈棕色和深红棕色。②三水铝石/水铝矿(Al(OH)3)，是最常见的铝矿物，是氧化土和老化土的主要矿物，在缺乏Si，尤其是高度淋溶的土壤中常见。三水铝石由羟基片组成，每片上的羟基相对以氢键相连。③软水铝石(α-AlOOH),SSA可能较高，常见于高度风化土壤。④赤铁矿(α-Fe2O3)，SSA：35-45，使土壤呈红色，常见于温暖地区土壤。⑤水铁矿(Fe5HO8•4H2O)，SSA：200-500，颜色为粉红色至黄红色，遍布于二价铁被快速氧化的地区。⑥磁赤铁矿(γ-Fe2O3)，SSA较高，分布于热带亚热带土壤中，可能来自火灾或细菌。
30.带负电的粘土矿物可能和带正电的氧化物结合，使粘土矿物絮凝，从而稳定SOC。氧化铁吸附在高岭石表面，造成土壤聚集，形成结核concretion和结皮crust。除铁矿物外，铝的氧化物或者氢氧化物也对团聚体有促进作用，但具体机制尚不明确。
31.金属氧化物促进酚类化合物聚合：MnO2＞Fe(OH)3＞Fe2O3＞AI2O3。
32.矿物吸附SOM的机制包括：配位体交换、阳离子桥作用、静电吸引、疏水相互作用（H键和范德华力）
33.配位体交换，即矿物表面羟基与OM上羧基基和酚羟基形成共价键是矿物稳定OM的重要机制。配位体交换作用随pH降低增强，在pH4.3-4.7之间作用最强。
34.部分带负电的矿物不擅长吸附带负电的OM，多价阳离子在其中起到重要作用。阳离子桥接作用弱于配位体交换作用，也在土壤中常见。由于糖醛酸，长链有机分子具有多个负电荷位点，通过阳离子桥接，其可稳定吸附在矿物的各个位点上。
35.阳离子-π相互作用：有机物的芳香π键与层状硅铝酸盐的硅氧烷相连接。
36.矿物与OM的静电吸引可以通过阳离子交换发生，带正电的OM（如质子化胺）取代复合物上的无机阳离子时发生该反应。土壤pH影响矿物上可变电荷密度，进而影响静电吸引作用。静电吸附作用发生在吸水膨胀的2:1型矿物层间，导致OM进入矿物层间，被称为夹层intercalation，受OM的大小和形状及矿物表面电荷密度影响。在寒冷气候下，夹层C分解最小。
37.矿物降低降解速率的机制：①胞外酶被矿物吸附失活。②基质被矿物吸附，降低生物可用性。③层状硅铝酸盐缓冲pH。④必需化合物被矿物吸附，微生物无法利用。⑤矿物影响微生物活性。
38.Wattel-Koekkoek和Buurman(2004)发现蒙脱石C和高岭石C的平均周转时间相似，他们认为在该地区粘土CEC对C的影响胜过粘土矿物学因素。
39.小颗粒矿物的矿物学性质可能影响其对OM的吸附。
40.Six等人(2002)发现2:1型矿物（蒙脱石、蛭石、伊利石）的OM保持率比1:1型矿物（高岭石）高。但是Bruun等人(2010)等人发现热带土壤中蒙脱石土壤SOC的稳定性低于水铝英石土壤和高岭石土壤。
41.阳离子交换反应：有机阳离子如吡啶或季铵化合物，取代无机阳离子静电吸附在矿物表面，发生在矿物层间的称为夹层intercalation。
42.FTIR表明矿物表面羟基对OM稳定有重要作用，其与羧基或羟肟基还有微生物分泌的胞外聚合物中的磷脂的磷酸酯基团进行快速的配位体交换，形成极性的金属-O-C键。
43.内层外层复合物间可以以氢键连接。
44.金属氧化物的结合也有通过外层络合作用和H键的。
45.富铁铝氧化物的土壤稳定OM机制：①铁、铝和水铝英石对C的络合。②游离的铁铝导致微生物活性减少。③低pH和营养可用性。
46.P元素影响参与SOC降解土壤微生物。
47.硅酸盐岩石矿物（如橄榄石和玄武岩）风化释放出的碱性阳离子（如Mg2+、Ga2+）①能与碳酸反应，将大气CO2变成碳酸盐或重碳酸盐，最终沉积在海底。②能聚集在矿物表明吸附SOC。③在土壤中过饱和的情况下作为碳酸盐矿物沉淀在土壤中。此外，阳离子还增加了土壤CEC，较高的CEC和碱饱和度通常促进C固存。
48.岩石风化可以通过物理方式（粉碎）和生物方式（植物、菌根）来促进，这有利于作物生产和全球气候。向农业土壤中长期施加硅酸盐岩石粉末可以促进SOM形成，但是具体机制还尚不明确，该实践也未被量化。
49.橄榄石型矿物肯能释放铁。在粘土矿物-三价铁-有机酸体系中，铁/OA（有机酸）越大，通常通过吸附和共沉淀稳定OM；铁/OA越小，三元络合更容易产生。
50.胶体大小的岩石矿物颗粒也会直接吸附DOC，防止其被微生物降解。
51.土壤化学条件适宜的情况下，岩石风化释放出的元素可能再沉淀成新的非晶质的矿物再参与C的固定。在较长的时间尺度上，岩石矿物可能形成粘土矿物，促进C固定，增加CEC。
27.土壤中铁氧化物的浓度为1到500g/kg不等。针铁矿和赤铁矿常见于厌氧条件下。
28.土壤中的铁可以被铝或锰同构取代。
29.①土壤中最常见的氧化物为针铁矿(α-FeOOH)，是由氧原子紧密堆积成的六边形结构，SSA：14-77，使土壤呈棕色和深红棕色。②三水铝石/水铝矿(Al(OH)3)，是最常见的铝矿物，是氧化土和老化土的主要矿物，在缺乏Si，尤其是高度淋溶的土壤中常见。三水铝石由羟基片组成，每片上的羟基相对以氢键相连。③软水铝石(α-AlOOH),SSA可能较高，常见于高度风化土壤。④赤铁矿(α-Fe2O3)，SSA：35-45，使土壤呈红色，常见于温暖地区土壤。⑤水铁矿(Fe5HO8•4H2O)，SSA：200-500，颜色为粉红色至黄红色，遍布于二价铁被快速氧化的地区。⑥磁赤铁矿(γ-Fe2O3)，SSA较高，分布于热带亚热带土壤中，可能来自火灾或细菌。
30.带负电的粘土矿物可能和带正电的氧化物结合，使粘土矿物絮凝，从而稳定SOC。氧化铁吸附在高岭石表面，造成土壤聚集，形成结核concretion和结皮crust。除铁矿物外，铝的氧化物或者氢氧化物也对团聚体有促进作用，但具体机制尚不明确。
31.金属氧化物促进酚类化合物聚合：MnO2＞Fe(OH)3＞Fe2O3＞AI2O3。
32.矿物吸附SOM的机制包括：配位体交换、阳离子桥作用、静电吸引、疏水相互作用（H键和范德华力）
33.配位体交换，即矿物表面羟基与OM上羧基基和酚羟基形成共价键是矿物稳定OM的重要机制。配位体交换作用随pH降低增强，在pH4.3-4.7之间作用最强。
34.部分带负电的矿物不擅长吸附带负电的OM，多价阳离子在其中起到重要作用。阳离子桥接作用弱于配位体交换作用，也在土壤中常见。由于糖醛酸，长链有机分子具有多个负电荷位点，通过阳离子桥接，其可稳定吸附在矿物的各个位点上。
35.阳离子-π相互作用：有机物的芳香π键与层状硅铝酸盐的硅氧烷相连接。
36.矿物与OM的静电吸引可以通过阳离子交换发生，带正电的OM（如质子化胺）取代复合物上的无机阳离子时发生该反应。土壤pH影响矿物上可变电荷密度，进而影响静电吸引作用。静电吸附作用发生在吸水膨胀的2:1型矿物层间，导致OM进入矿物层间，被称为夹层intercalation，受OM的大小和形状及矿物表面电荷密度影响。在寒冷气候下，夹层C分解最小。
37.矿物降低降解速率的机制：①胞外酶被矿物吸附失活。②基质被矿物吸附，降低生物可用性。③层状硅铝酸盐缓冲pH。④必需化合物被矿物吸附，微生物无法利用。⑤矿物影响微生物活性。
38.Wattel-Koekkoek和Buurman(2004)发现蒙脱石C和高岭石C的平均周转时间相似，他们认为在该地区粘土CEC对C的影响胜过粘土矿物学因素。
39.小颗粒矿物的矿物学性质可能影响其对OM的吸附。
40.Six等人(2002)发现2:1型矿物（蒙脱石、蛭石、伊利石）的OM保持率比1:1型矿物（高岭石）高。但是Bruun等人(2010)等人发现热带土壤中蒙脱石土壤SOC的稳定性低于水铝英石土壤和高岭石土壤。
41.阳离子交换反应：有机阳离子如吡啶或季铵化合物，取代无机阳离子静电吸附在矿物表面，发生在矿物层间的称为夹层intercalation。
42.FTIR表明矿物表面羟基对OM稳定有重要作用，其与羧基或羟肟基还有微生物分泌的胞外聚合物中的磷脂的磷酸酯基团进行快速的配位体交换，形成极性的金属-O-C键。
43.内层外层复合物间可以以氢键连接。
44.金属氧化物的结合也有通过外层络合作用和H键的。
45.富铁铝氧化物的土壤稳定OM机制：①铁、铝和水铝英石对C的络合。②游离的铁铝导致微生物活性减少。③低pH和营养可用性。
46.P元素影响参与SOC降解土壤微生物。
47.硅酸盐岩石矿物（如橄榄石和玄武岩）风化释放出的碱性阳离子（如Mg2+、Ga2+）①能与碳酸反应，将大气CO2变成碳酸盐或重碳酸盐，最终沉积在海底。②能聚集在矿物表明吸附SOC。③在土壤中过饱和的情况下作为碳酸盐矿物沉淀在土壤中。此外，阳离子还增加了土壤CEC，较高的CEC和碱饱和度通常促进C固存。
48.岩石风化可以通过物理方式（粉碎）和生物方式（植物、菌根）来促进，这有利于作物生产和全球气候。向农业土壤中长期施加硅酸盐岩石粉末可以促进SOM形成，但是具体机制还尚不明确，该实践也未被量化。
49.橄榄石型矿物肯能释放铁。在粘土矿物-三价铁-有机酸体系中，铁/OA（有机酸）越大，通常通过吸附和共沉淀稳定OM；铁/OA越小，三元络合更容易产生。
50.胶体大小的岩石矿物颗粒也会直接吸附DOC，防止其被微生物降解。
51.土壤化学条件适宜的情况下，岩石风化释放出的元素可能再沉淀成新的非晶质的矿物再参与C的固定。在较长的时间尺度上，岩石矿物可能形成粘土矿物，促进C固定，增加CEC。
2022年4月28日，广东省基础与应用基础研究重大项目“先进制造关键材料与器件界面结构和特性的基础研究”启动会在季华实验室C区802会议室召开。
“先进制造关键材料与器件界面结构和特性的基础研究”项目由季华实验室联合清华大学、北京大学、浙江大学和中科院金属研究所共同承担，以碳基纳电子材料与器件、功能陶瓷、增材制造工程合金等作为研究对象，围绕先进制造关键材料与器件界面结构和特性的基础研究主题，以突破先进材料与器件制造的重大瓶颈问题为目标，借助当前最先进的电镜技术，对材料多重尺度下原子和电子结构及其耦合进行研究。
“先进制造关键材料与器件界面结构和特性的基础研究”项目由季华实验室联合清华大学、北京大学、浙江大学和中科院金属研究所共同承担，以碳基纳电子材料与器件、功能陶瓷、增材制造工程合金等作为研究对象，围绕先进制造关键材料与器件界面结构和特性的基础研究主题，以突破先进材料与器件制造的重大瓶颈问题为目标，借助当前最先进的电镜技术，对材料多重尺度下原子和电子结构及其耦合进行研究。
南京晓庄学院刘光祥教授、刘苏莉教授和武汉理工大学木士春教授团队合作共同研发了一种含有阴、阳离子双空位的高效OER催化剂（Se1.0-Co3S4-VS/Se-VCo）。该文章首次通过密度泛函理论计算了Se掺杂前后Co3S4超薄纳米片上Co位点的自旋状态的变化。结果表明，相邻原子缺陷浓度和电子自旋态可以有效激活电子结构中的Co|||位点，促进*O向*OOH的热力学转变, 提高电荷转移，从而有效促进相的稳定性。初步计算结果表明，原子尺度下的阳离子/阴离子空位和表面电子自旋态对于金属硫化物的OER进程具有明显的促进作用。https://t.cn/A666jJXq
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