ヘマタイトのキノン媒介性解散鉄の減少：露出した{001}および{100}ファセット上の界面反応

キノンを介した酸化鉄の生体還元は広く調査されていますが、キノンとさまざまな露出したファセットとの界面相互作用についてはほとんど知られていません。この研究では、アントラキノン-2,6-ジスルホネート（AQDS）によるヘマタイト{001}および{100}の減少を調査しました。追加されたAQDSは、ヘマタイト{001}と{100}の両方の生物還元を強化し、ヘマタイト{001}はヘマタイト{100}よりも高い還元度を示すことができます。有意な二次酸化物は見つかりませんでしたが、HR-TEM画像では欠陥が観察されました。AQDSの収着は、ヘマタイト{100}（0.1μmM-2）よりもヘマタイト{001}（0.13μmM-2）で高かった。ヘマタイト{001}とAQDS（19.6 S-1）の間の電子移動速度は、ヘマタイト{100}（18.2 S-1）よりも高かった。Tafel Curvesは、ヘマタイト{001}が0から400μmのAQDを持つHematite {100}（4.1-2.9Ω）よりも低い抵抗（3.5-2.4Ω）を持っていることを明らかにしました。またはAnthrahydroquinone -2,6、-disulfonate（Ah2qds）からFe酸化物。AQDSのよく知られた電子シャトリングの役割に加えて、{100}を超えるヘマタイト{001}のより高い吸着部位と電気化学的活性が、鉄の生物編集の強化に共同で貢献しました。この調査結果は、キノンと酸化鉄のさまざまな側面との間の相互作用の機械的理解を提供します。

Although quinone-mediated bioreduction of iron oxides has been investigated extensively, little is known about the interfacial interactions between quinone and various exposed facets. In this study, the reduction of hematite {001} and {100} by Shewanella putrefaciens CN-32 with anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS) was investigated. The added AQDS can enhance the bioreduction of both hematite {001} and {100}, with hematite {001} showing a higher reduction degree than hematite {100}. No significant secondary iron oxides were found, but defects were observed in HR-TEM images. AQDS sorption was higher on hematite {001} (0.13 μM m-2) than hematite {100} (0.1 μM m-2). Electron transfer rate between hematite {001} and AQDS (19.6 s-1) was higher than hematite {100} (18.2 s-1). Tafel curves revealed that hematite {001} possesses lower resistance (3.5-2.4 Ω) than hematite {100} (4.1-2.9 Ω) with AQDS from 0 to 400 μM, indicating that hematite {001} is more favorable for electron transfer from cells or anthrahydroquinone-2,6,-disulfonate (AH2QDS) to Fe oxide. In addition to the well-known electron shuttling role of AQDS, the higher adsorption sites and electrochemical activity of hematite {001} over {100} jointly contributed to the enhanced iron bioreduction. The findings provide a mechanistic understanding of the interactions between quinone and various facets of iron oxides.