磷酸盐对纳米ZnO溶解、形态和微观形貌的影响

随着纳米科技的发展和纳米材料的广泛应用，越来越多的纳米材料已经或即将进入环境中，因此关于纳米材料毒性和环境风险的研究也逐渐引起人们的重视。但是，由于对于纳米材料环境行为尤其是环境介质中的纳米材料形态转化过程缺乏研究，严重阻碍了对其毒性和环境风险的客观认识。由于纳米材料的高活性，进入环境后必将与环境组成成分发生相互作用，改变其微观结构与性质。环境介质中纳米材料的分离极其困难，基于同步辐射的原位光谱分析为研究纳米材料形态和结构变化提供了可能。中国科学院生态环境研究中心的张淑贞研究组利用北京同步辐射装置1W1B-XAFS实验站技术结合ICP-MS、XRD、HRTEM等手段，研究了水环境中普遍存在的磷酸盐对ZnO纳米颗粒溶解、形态转化、晶体结构及微观形貌的影响，相关研究成果发表在2012年5月31日《Environmental Science & Technology》上。

该研究表明低浓度的磷酸盐在短时间内即可显著降低溶液中自由Zn2+的浓度，而溶解Zn2+离子被认为是纳米ZnO的主要毒性来源，因此磷酸盐的存在会降低纳米ZnO的毒性效应。同时磷酸盐的存在显著改变了纳米ZnO的微观形貌，球状纳米颗粒逐渐发生表面腐蚀，产生团聚、融合，最后转变成无规则的具有微孔结构的颗粒。XAS、HRTEM和XRD分析表明纳米ZnO的形态也随时间和磷酸盐含量的增加由ZnO向磷酸锌转化，转化产物主要包含晶体态的正副磷锌矿，同时有无定形态的ZnO和磷酸锌生成。这些都将显著影响纳米ZnO的环境行为和生态效应。

利用北京同步辐射装置1W1B-XAFS实验站分析了纳米ZnO在不同时间和不同浓度磷酸盐作用下的形态变化过程, 表明磷酸盐作用下ZnONPs颗粒向Zn3(PO4)2.4H2O转化。

他们的研究首次阐述了纳米ZnO在水体中的磷酸化过程，研究对明确纳米ZnO的环境行为有重要意义，同时对重新认识纳米ZnO毒性效应有重要启示。由于磷酸盐与很多重金属元素如Ag、Pb、Cu等均具有较强的络合能力，因此其它金属纳米颗粒的磷酸化过程及其导致的毒性和环境风险也应引起重视。磷酸盐同时也是重要的营养介质组成，纳米毒理的研究也应重新考虑磷酸盐改变纳米颗粒形态结构所导致的影响。

纳米ZnO在水体中的磷酸化过程

发表文章：

Jitao Lv, Shuzhen Zhang*, Lei Luo, Wei Han，Jing Zhang, Ke Yang, Peter Christie, Dissolution and microstructural transformation of ZnO nanoparticles under the influence of phosphate. Environmental Science & Technology, 46 (3): 7215-7221, 2012.