可溶性磷酸盐在铁氧化物矿物表面上的吸附和随后的固定（沉淀反应）是土壤肥力和磷富营养化研究领域中重要的基础问题之一。王荔军教授课题组和德国明斯特大学矿物学研究所及西班牙格拉纳大大学矿物及岩石系的研究人员合作，借助原子力显微镜第一次在微观尺度上原位观测到含正磷酸盐溶液和针铁矿（α-FeOOH）(010)解理面的相互作用，即通过耦合的溶解和沉淀反应机制，针铁矿表面溶解释放铁离子使得矿物－水界面层对磷酸铁过饱和，继而诱导磷酸铁纳米粒子的成核和后续的团聚及生长。我们结合计算模拟分析了整个介观反应过程和正磷酸盐溶液组分，pH值以及离子强度等因素间的相关关系，并定量分析了盐效应，离子种类和有机分子等对磷酸铁异质成核速率的影响。这些原位动力学观测提供了理解可溶性磷在富含铁氧化物矿物的酸性土壤中固定的微观机制。相关结果发表在最新一期美国化学会出版的Environmental Science & Technology (2014 IF=5.481) (Lijun Wang*, Christine V Putnis, Encarnacion Ruiz-Agudo, et al. In Situ Imaging of Interfacial Precipitation of Phosphate on Goethite. Environmental Science & Technology 49, 4184-4192, 2015.).

 Figure 1. AFM time sequence (deflection images) showing in situ nucleation kinetics of Fe?P phases and the growth evolution of precipitates on a dissolving goethite (010) cleavagesurface in 50 mM NH₄H₂PO₄ (pH 4.5).

图1. 原子力显微镜下针铁矿(010)解理面诱导磷酸铁的成核和生长动力学过程的原位观察。