本课题组在银纳米颗粒(AgNPs)生物效应研究方面取得了新进展,相关成果以发表在《Environmental Science & Technology》（Supplementary cover）。AgNPs是一种高效的抗菌材料，其细胞毒性是来源于“粒子效应”还是“离子效应”一直是纳米毒理学研究领域争论的焦点。针对该科学问题，本研究在总量银相同的外暴露条件下发现AgNPs和Ag+通过不同的机制诱导细胞死亡。在胞内Ag+浓度相近的条件下，AgNPs可以显著影响线粒体功能并激活线粒体凋亡通 ...

本课题组在非标记纳米颗粒活细胞成像方面取得重要进展，相关研究成果以封面文章在顶级化学期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表。   纳米材料在众多领域，特别是生命科学和医学领域得到广泛应用，其环境与健康风险备受关注。实时观察纳米颗粒的细胞摄入、胞内分布以及转化过程，对于深入了解和准确把握纳米颗粒的生物学特性及其安全性评价具有重要意义。对于非标记的纳米颗粒，现有的技术手段，如电子显微镜和暗场显微镜，均不能做到长时间的实时 ...

在前期的研究中，我们发现N元素掺杂能够显著提升TiO2的甲苯选择氧化性能，并初步证明在TiO2表面形成的N--Ti3+-Ov可能是甲苯选择性氧化的活性位点（Cell Reports Physical Science, 2022, 3, 100936）。我们进一步提出TiO2负载Pt提升甲苯选择氧化活性，但Pt负载带来的过氧化作用会显著降低反应的选择性（50.1%）。宋茂勇研究团队与清华大学肖海团队合作，针对如何调控Pt/TiO2的催化选择性开展了深入研究。理论计算表明，Pt/TiO2催化剂的 ...

重金属既是污染物，又是耗竭性资源。实现废水中重金属高效去除和原位增值利用仍旧是一项挑战。研究采用环境友好的可再生资源微藻为“微反应器”和“载体”，通过构建具有复合组分纳米内核 （Fe3O4和ZnS）的藻源性铃铛结构微球，同步实现了水中镉高效去除和一步-原位转换为异质结高性能光催化剂并用于光解水产氢。Fe3O4纳米内核使微球具备了便捷的磁分离的性能1 min；ZnS纳米内核则赋予了微球高效富集并去除污水中镉的能力（256 mg/g）。与此同时，在除镉过程中通过离子交换的形式，ZnS纳米内核表面 ...

La基钙钛矿拥有优异的吸光性能，但是价带光催化氧化电势的不足使得许多化学键难以断裂，限制了其在光催化反应中的应用。基于此，中国科学院生态环境研究中心宋茂勇研究团队开展了热活化触发La2CoxMn2-xO6钙钛矿光催化活性的研究。研究发现，利用加热能够活化降低甲苯的苄基C-H解离能，解决了La2CoxMn2-xO6钙钛矿光激发产生的h+氧化电势不足难题，从而触发光催化选择氧化甲苯苄基C-H反应。其中，光学性质最佳的La2Co1.5Mn0.5O6钙钛矿表现出最优的光催化性能，对甲苯的转化率达到2 ...

污水生物电化学系统在能源，医学，环境，传感等方面有广泛的应用前景。比如，微生物燃料电池系统利用微生物作为催化剂，通过微生物代谢从有机物中获取电力，这为可再生能源发电提供了一个有吸引力的选择。然而，这些应用受限于其极低的输出功率，这是由于电极表面低的催化剂负载量和低的电子传递动力学。为了解决这些问题，集流体的制备至关重要，因为生物电极的电催化性能在很大程度上取决于微生物和电极，这直接受电极材料及其结构的影响。因此，为提高微生物电极的电催化性能而设计的集流体应该同时具有高亲水性和高导电性，然而， ...

设计了由表面生长了氮掺杂碳纳米线阵列中空碳微管构成的一体化电极，使微生物在电极附近形成局部高浓度电子穿梭体，有力的促进了微生物电催化剂与电极之间的电子传递，提高了微生物阳极电催化性能。本研究首次提出在生物电极界面通过空间限域，形成局部高浓度电子穿梭体，可以促进生物电催化能力。