Naturally occurring iron oxide nanoparticles: Morphology, surface chemistry and environmental stability

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 1, Issue 1, 2013, Pages 27-42

  Guo, Haibo ^a   Barnard, Amanda S ^b  

^a SHANGHAI UNIVERSITY   (China)

^b CSIRO   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOGEOCHEMICAL PROCESS; ENVIRONMENTAL CONDITIONS; ENVIRONMENTAL STABILITY; IRON OXIDE NANOPARTICLE; MAGNETITE , MAGHEMITE; NATURALLY OCCURRING; OXIDE NANOSTRUCTURES; TERRESTRIAL ENVIRONMENTS;

IRON OXIDES; METAL NANOPARTICLES; NANOSTRUCTURES; SEDIMENTS; SURFACE CHEMISTRY;

MORPHOLOGY;

EID: 84873194029     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2ta00523a     Document Type: Article

References (172)

1. J. F. Banfield H. Zhang Rev. Mineral. Geochem. 2001 44 1 58
2. M. F. Hochella, Jr Elements 2008 4 373 379
3. Nature's Nanostructures, ed., A. S. Barnard, and, H. Guo, Pan Stanford Publishing, Singapore, 2012
4. J. L. Jambor J. E. Dutrizac Chem. Rev. 1998 98 2549 2585
5. J. K. Moore S. C. Doney D. M. Glover I. Y. Fung Deep-Sea Res., Part II 2002 49 463 507
6. A. C. Maloof R. E. Kopp J. P. Grotzinger D. A. Fike T. Bosak H. Vali P. M. Poussart B. P. Weiss J. L. Kirschvink Earth Planet. Sci. Lett. 2007 259 581 598
7. M. F. Hochella, Jr, D. Aruguete, B. Kim and A. S. Madden, Nature's Nanostructures, Pan Stanford Publishing, Singapore, 2012, ch. 1, pp. 1-42
8. J. Gautier C. Grosbois A. Courtin-Nomade J. P. Floc'h F. Martin Eur. J. Mineral. 2006 18 187 195
9. W. R. Richmond M. Loan J. Morton G. M. Parkinson Environ. Sci. Technol. 2004 38 2368 2372
10. T. E. Payne J. A. Davis D. T. Waite Radiochim. Acta 1994 66/67 297 303
11. S. Bose M. F. Hochella, Jr Y. A. Gorby D. W. Kennedy D. E. McCready A. S. Madden B. H. Lower Geochim. Cosmochim. Acta 2009 73 962 976
12. R. Raiswell Deep-Sea Res., Part II 2011 58 1364 1375
13. T. J. Shaw R. W. Raiswell C. R. Hexel H. P. Vu W. S. Moore R. Dudgeon K. L. Smith, Jr Deep-Sea Res., Part II 2011 58 1376 1383
14. D. P. Connelly J. T. Copley B. J. Murton K. Stansfield P. A. Tyler C. R. German C. L. Van Dover D. Amon M. Furlong N. Grindlay N. Hayman V. Hühnerbach M. Judge T. Le Bas S. McPhail A. Meier K. Nakamura V. Nye M. Pebody R. B. Pedersen S. Plouviez C. Sands R. C. Searle P. Stevenson S. Taws S. Wilcox Nat. Commun. 2012 3 620
15. K. M. Haase S. Petersen A. Koschinsky R. Seifert C. W. Devey R. Keir K. S. Lackschewitz B. Melchert M. Perner O. Schmale J. Süling N. Dubilier F. Zielinski S. Fretzdorff D. Garbe-Schönberg U. Westernströer C. R. German T. M. Shank D. Yoerger O. Giere J. Kuever H. Marbler J. Mawick C. Mertens U. Stöber M. Walter C. Ostertag-Henning H. Paulick M. Peters H. Strauss S. Sander J. Stecher M. Warmuth S. Weber Geochem., Geophys., Geosyst. 2007 8 Q11002
16. D. K. Nordstrom C. N. Alpers C. J. Ptacek D. W. Blowes Environ. Sci. Technol. 2000 34 254 258
17. R. M. Cornell and U. Schwertmann, The Iron Oxides, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2nd edn, 2003
18. P. Nørnberg A. L. Vendelboe H. P. Gunnlaugsson J. P. Merrison K. Finster S. K. Jensen Clay Miner. 2009 44 239 247
19. A. S. Teja P.-Y. Koh Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 2009 55 22 45
20. D. A. Wheeler G. Wang Y. Ling Y. Li J. Z. Zhang Energy Environ. Sci. 2012 5 6682 6702
21. H. Konishi, H. F. Xu and H. Guo, Nature's Nanostructures, Pan Stanford Publishing, Singapore, 2012, ch. 3, pp. 75-113
22. C. B. Kennedy S. D. Scott F. G. Ferris Chem. Geol. 2004 212 269 277
23. D. C. Catling J. M. Moore Icarus 2003 165 277 300
24. L. S. Isaacson E. D. Burton R. t. Bush D. R. G. Mitchell S. G. Johnston B. C. T. Macdonald L. A. Sullivan I. White Appl. Geochem. 2009 24 1825 1834
25. I. Bibi B. Singh E. Silvester Geochim. Cosmochim. Acta 2011 75 6429 6438
26. J. M. Bigham L. Carlson E. Murad Mineral. Mag. 1994 58 641 648
27. C. S. Chan S. C. Fakra D. C. Edwards D. Emerson J. F. Banfield Geochim. Cosmochim. Acta 2009 73 3807 3818
28. M. Loan W. R. Richmond G. M. Parkinson J. Cryst. Growth 2005 275 e1875 e1881
29. P. Marescotti C. Carbone P. Comodi F. Frondini G. Lucchetti Appl. Geochem. 2012 27 577 589
30. S. Paikaray S. Peiffer Appl. Geochem. 2012 27 590 597
31. Z. Long Y. Huang Z. Cai W. Cong F. Ouyang Biotechnol. Lett. 2003 25 245 249
32. Y. Liao L. Zhou J. Liang H. Xiong Mater. Sci. Eng., C 2009 29 211 215
33. M. F. Hochella, Jr S. K. Lower P. A. Maurice R. L. Penn N. Sahai D. L. Sparks B. S. Twining Science 2008 319 1631 1635
34. M. Fleischer G. Y. Chao A. Kato Am. Mineral. 1975 60 485 489
35. R. A. Eggleton R. Fitzpatrick Clays Clay Miner. 1988 36 111 124
36. J. Zhao F. E. Huggins Z. Feng G. P. Huffman Clays Clay Miner. 1994 42 737 746
37. B. A. Rea J. A. Davis G. A. Waychunas Clays Clay Miner. 1994 42 23 34
38. B. L. Poulson C. M. Johnson B. L. Beard Am. Mineral. 2005 90 758 763
39. A. Manceau J. M. Combes G. Calas R. A. Eggleton R. W. Fitzpatrick Clays Clay Miner. 1990 38 331 336
40. D. Carta M. F. Casula A. Corrias A. Falqui G. Navarra G. Pinna Mater. Chem. Phys. 2009 113 349 355
41. N. Pinney J. D. Kubicki D. S. Middlemiss C. P. Grey D. Morgan Chem. Mater. 2009 21 5727 5742
42. T. Hiemstra W. H. van Riemsdijk Geochim. Cosmochim. Acta 2009 73 4423 4436
43. F. M. Michel S. M. Antao P. L. Lee P. J. Chupas G. Liu D. R. Strongin M. A. A. Schoonen B. L. Phillips J. B. Parise Science 2007 316 1726 1729
44. D. G. Rancourt J.-F. Meunier Am. Mineral. 2008 93 1412 1417
45. A. Manceau Clay Miner. 2009 44 19 34
46. F. M. Michel V. Barrón J. Torrent M. P. Morales C. J. Serna J. F. Boily Q. Liu A. Ambrosini A. C. Cismasu G. E. Brown, Jr Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 2787 2792
47. A. Manceau Clay Miner. 2010 45 225 228
48. A. Gloter M. Zbinden F. Guyot F. Gaill C. Colliex Earth Planet. Sci. Lett. 2004 222 947 957
49. A. J. Frierdich E. A. Hasenmueller J. G. Catalano Chem. Geol. 2011 284 82 96
50. S. Glasauer S. Langley T. J. Beveridge Appl. Environ. Microbiol. 2001 67 5544 5550
51. T. Threlfall Org. Process Res. Dev. 2003 7 1017 1027
52. J. F. Banfield S. A. Welch H. Z. Zhang T. T. Ebert R. L. Penn Science 2000 289 751 754
53. R. Matthies A. C. Aplin B. R. Horrocks L. K. Mudashiru J. Environ. Monit. 2012 14 1174
54. K. Eusterhues F. E. Wagner W. Hausler M. Hanzlik H. Knicker K. U. Totsche I. Kogel-Knabner U. Schwertmann Environ. Sci. Technol. 2008 42 7891 7897
55. K. L. Straub M. Hanzlik B. E. E. Buchholz-Cleven Syst. Appl. Microbiol. 1998 21 442 449
56. K. L. Straub B. Schink Arch. Microbiol. 2004 182 175 181
57. C. B. Kennedy S. D. Scott F. G. Ferris Geomicrobiol. J. 2003 20 199 214
58. R. M. Cornell R. Giovanoli P. W. Schindler Clays Clay Miner. 1987 35 21 28
59. N. Gálvez V. Barrón J. Torrent Clays Clay Miner. 1999 47 304 311
60. R. Kaegi A. Voegelin D. Folini S. J. Hug Geochim. Cosmochim. Acta 2010 74 5798 5816
61. M. F. Hochella, Jr T. Kasama A. Putnis C. V. Putnis J. N. Moore Am. Mineral. 2005 90 718 724
62. C. van der Zee D. R. Roberts D. G. Rancourt C. P. Slomp Geology 2003 31 993 996
63. R. M. Handler B. L. Beard C. M. Johnson M. M. Scherer Environ. Sci. Technol. 2009 43 1102 1107
64. International Tables for Crystallography, ed., T. Nahn, Springer, 5th edn, 2005, vol. A, space-group symmetry, corrected reprint
65. K. L. Smith R. A. Eggleston Clays Clay Miner. 1983 31 392 396
66. S. M. Glasauer J. Friedl U. Schwertmann J. Colloid Interface Sci. 1999 216 106 115
67. D. M. Cwiertny G. J. Hunter J. M. pettibone M. M. Scherer V. H. Grassian J. Phys. Chem. C 2009 113 2175 2186
68. M. Nakai N. Yoshinada Geoderma 1980 24 143 158
69. A. W. Fordham R. H. Merry K. Norrish Geoderma 1984 34 135 148
70. M. R. Fontes S. B. Weed L. H. Bowen Soil Sci. Soc. Am. J. 1992 56 982 990
71. H. A. Lowenstam Science 1962 137 279 280
72. S. Mann C. C. Perry J. Webb B. Luke R. J. P. Williams Proc. R. Soc. London, Ser. B 1986 227 179 190
73. P. van der Wal J. Ultrastruct. Mol. Struct. Res. 1989 102 147 161
74. E. D. Sone S. Weiner L. Addadi Cryst. Growth Des. 2005 5 2131 2138
75. R. M. Cornell W. Schneider Polyhedron 1989 8 149 155
76. L. Mazeina A. Navrotsky Clays Clay Miner. 2005 53 113 122
77. A. Navrotsky L. Mazeina J. Majzlan Science 2008 319 1635 1638
78. H. Guo A. S. Barnard J. Mater. Chem. 2011 21 11566 11577
79. J. Majzlan K.-D. Grevel A. Navrotsky Am. Mineral. 2003 88 855 859
80. T. Chen Q. Xie H. Xu J. Chen J. Ji H. Lu W. Balsam Catena 2010 81 217 225
81. T. Chen H. Xu Q. Xie J. Chen J. Ji H. Lu Earth Planet. Sci. Lett. 2005 240 790 802
82. N. J. Reeves S. Mann J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991 87 3875 3880
83. P. Hartman J. Cryst. Growth 1989 96 667 672
84. A. S. Madden V. E. Hamilton M. E. E. Madden P. R. Larson M. A. Miller Earth Planet. Sci. Lett. 2010 298 377 384
85. N. P. Qafoku O. Qafoku C. C. Ainsworth A. Dohnalkova S. G. McKinley Appl. Geochem. 2007 22 2054 2064
86. U. Schwertmann E. Murad Clays Clay Miner. 1983 31 277 284
87. D. Fortin S. Langley Earth-Sci. Rev. 2005 72 1 19
88. C. Lang D. Schüler J. Phys.: Condens. Matter 2006 18 S2815 S2828
89. D. A. Bazylinski D. Schüler Adv. Appl. Microbiol. 2007 62 21 62
90. A. Arakaki H. Nakazawa M. Nemoto T. Mori T. Matsunaga J. R. Soc. Interface 2008 5 977 999
91. A. Fischer M. Schmitz B. Aichmayer P. Fratzl D. Faivre J. R. Soc. Interface 2011 8 1011 1018
92. A. Körnig and D. Faivre, Nature's Nanostructures, Pan Stanford Publishing, Singapore, 2012, ch. 9, pp. 249-271
93. D. E. Cummings A. W. March B. Bostick S. Spring F. Caccavo, Jr. S. Fendorf R. F. Rosenzweig Appl. Environ. Microbiol. 2000 66 154 162
94. T. Ahn J. H. Kim H.-M. Yang J. W. Lee J.-D. Kim J. Phys. Chem. C 2012 116 6069 6076
95. Y. Cudennec A. Lecerf Solid State Sci. 2005 7 520 529
96. X.-F. Qu Q.-Z. Yao G.-T. Zhou Eur. J. Mineral. 2011 23 759 770
97. J. Nozawa K. Tsukamoto W. van Enckevort T. Nakamura Y. Kimura H. Miura H. Satoh K. Nagashima M. Konoto J. Am. Chem. Soc. 2011 133 8782 8785
98. D. S. McKay E. K. Gibson K. L. ThomasKeprta H. Vali C. S. Romanek S. J. Clemett X. D. F. Chiller C. R. Maechling R. N. Zare Science 1996 273 924 930
99. K. L. Thomas-Keprta S. J. Clemett D. A. Bazylinski J. L. Kirschvink D. S. McKay S. J. Wentworth H. Vali E. K. Gibson M. F. McKay C. S. Romanek Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 2164 2169
100. P. R. Buseck R. E. Dunin-Borkowski B. Devouard R. B. Frankel M. R. McCartney P. A. Midgley M. Rosfai M. Weyland Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 13490 13495
101. D. C. Golden D. W. Ming R. V. Morris A. J. Brearley H. V. Lauer, Jr A. H. Treiman M. E. Zolensky C. S. Schwandt G. E. Lofgren G. A. McKay Am. Mineral. 2004 89 681 695
102. E. K. Gibson D. S. McKay K. L. Thomas-Keprta S. J. Wentworth F. Westall A. Steele C. S. Romanek M. S. Bell J. Toporski Precambrian Res. 2001 106 15 34
103. B. Arató Z. Szányi C. Flies D. Schüler R. B. Frankel P. Buseck M. Pósfai Am. Mineral. 2005 90 1233 1241
104. D. Faivre P. Zuddas Earth Planet. Sci. Lett. 2006 243 53 60
105. R. E. Kopp J. L. Kirschvink Earth-Sci. Rev. 2008 86 42 61
106. S. K. M. Equeenuddin S. Tripathy P. K. Sahoo M. K. Panigrahi Environ. Earth Sci. 2010 61 723 731
107. O. F. Rowe D. B. Johnson Syst. Appl. Microbiol. 2008 31 68 77
108. R. O. Hallberg F. G. Ferris Geomicrobiol. J. 2004 21 325 330
109. S. Hedrich D. B. Johnson Bioresour. Technol. 2012 106 44 49
110. X. Wang Y. Li A. Lu Y. Yan C. Wang Geomicrobiol. J. 2012 29 206 212
111. H. Xiao Y. Liao L. Zhou Environ. Sci. Technol. 2008 42 8681 8686
112. T. D. Boyd S. D. Scott Geochem. Trans. 2001 2 45 56
113. R. J. Bowell I. Bruce Appl. Geochem. 1995 10 237 250
114. L. Marini G. Saldi F. Cipolli G. Ottonello M. Vetuschi V. Zuccolini Geochem. J. 2003 37 199 216
115. K. Fukushi M. Sasaki T. Sato N. Yanase H. Amano H. Ikeda Appl. Geochem. 2003 18 1267 1278
116. E. Murad P. Rojík Am. Mineral. 2003 88 1915 1918
117. A. Courtin-Nomade C. Grosbois H. Bril C. Roussel Appl. Geochem. 2005 20 383 396
118. M. Accornero L. Marini G. Ottonello M. V. Zuccolini Appl. Geochem. 2005 20 1368 1390
119. S. Kumpulainen L. Carlson M.-L. Räisänen Appl. Geochem. 2007 22 760 777
120. T. Peretyazhko J. M. Zachara J. F. Boily Y. Xia P. L. Gassman B. W. Arey W. D. Burgos Chem. Geol. 2009 262 169 178
121. T. M. Valente C. L. Gomes Sci. Total Environ. 2009 407 1135 1152
122. A. Navrotsky Geochem. Trans. 2003 4 34 37
123. A. Navrotsky Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 12096 12101
124. I. V. Chernyshova M. F. Hochella, Jr A. S. Madden Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 1736 1750
125. P. J. Eng T. P. Trainor J. G. E. Brown G. A. Waychunas M. Newville S. R. Sutton M. L. Rivers Science 2000 288 1029 1033
126. S. V. Ushakov A. Navrotsky Appl. Phys. Lett. 2005 87 164103
127. J. Majzlan L. Mazeina A. Navrotsky Geochim. Cosmochim. Acta 2007 71 615 623
128. L. Mazeina S. Deore A. Navrotsky Chem. Mater. 2006 18 1830 1838
129. J. Majzlan A. Navrotsky U. Schwertmann Geochim. Cosmochim. Acta 2004 68 1049 1059
130. D. Walter G. Buxbaum W. Laqua J. Therm. Anal. Calorim. 2001 63 733 748
131. R. Derie M. Ghodsi C. Calvo-Roche J. Therm. Anal. 1976 9 435 440
132. A. N. Christensen T. R. Jensen C. R. H. Bahl E. DiMasi J. Solid State Chem. 2007 180 1431 1435
133. J. Torrent R. Guzman M. A. Parra Clays Clay Miner. 1982 30 337 340
134. R. M. Cornell R. Giovanoli Clays Clay Miner. 1985 33 424 432
135. N. Taitel-Goldman A. Singer Clays Clay Miner. 2001 49 174 182
136. M. Mohapatra D. Behera S. Layek S. Anand H. C. Verma B. K. Mishra Cryst. Growth Des. 2012 12 18 28
137. K. Kim W. Ghoi M. R. Hoffmann H.-I. Yoon B.-K. Park Environ. Sci. Technol. 2010 44 4142 4148
138. M. Loan G. M. Parkinson W. R. Richmond Am. Mineral. 2005 90 258 261
139. J. R. Rustad Rev. Mineral. Geochem. 2001 42 169 198
140. W. C. Mackrodt Phys. Chem. Miner. 1988 15 228 237
141. W. C. Mackrodt R. J. Davey S. N. Black R. Docherty J. Cryst. Growth 1987 80 441 446
142. A. S. Barnard P. Zapol J. Chem. Phys. 2004 121 4276 4283
143. A. S. Barnard J. Phys. Chem. B 2006 110 24498 24504
144. A. S. Barnard X. M. Lin L. A. Curtiss J. Phys. Chem. B 2005 109 24465 24472
145. A. S. Barnard N. P. Young A. I. Kirkland M. A. van Huis H. F. Xu ACS Nano 2009 3 1431 1436
146. A. S. Barnard Acc. Chem. Res. 2012 45 1688 1697
147. A. S. Barnard H. Konishi H. F. Xu Catal. Sci. Technol. 2011 1 1440 1448
148. A. S. Barnard Catal. Sci. Technol. 2012 2 1485 1492
149. A. S. Barnard S. P. Russo J. Phys. Chem. C 2007 111 11742 11746
150. A. S. Barnard H. F. Xu J. Phys. Chem. C 2007 111 18112 18117
151. A. S. Barnard S. P. Russo J. Phys. Chem. C 2009 113 5376 5380
152. A. S. Barnard S. P. Russo J. Mater. Chem. 2009 19 3389 3394
153. A. S. Barnard Rep. Prog. Phys. 2010 73 086502
154. A. S. Barnard C. Feigl S. P. Russo Nanoscale 2010 2 2294 2301
155. C. A. Feigl S. P. Russo A. S. Barnard J. Mater. Chem. 2010 20 4971 4980
156. C. A. Feigl A. S. Barnard S. P. Russo Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 9871 9879
157. A. S. Barnard L. A. Curtiss Nano Lett. 2005 5 1261 1266
158. A. S. Barnard Y. Xiao Z. Cai Chem. Phys. Lett. 2006 419 313 316
159. A. S. Barnard H. F. Xu ACS Nano 2008 2 2237 2242
160. A. S. Barnard A. I. Kirkland Chem. Mater. 2008 20 5460 5463
161. JANAF Thermochemical Tables, ed., M. W. Chase, ACS Publishing, Washington, D. C., 3rd edn, 1985
162. W. Zhang J. R. Smith X.-G. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2004 70 024103
163. H. Guo A. S. Barnard J. Phys. Chem. C 2011 115 23023 23029
164. H. Guo A. S. Barnard J. Mater. Chem. 2012 22 161 167
165. H. Guo A. S. Barnard Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 83 094112
166. D. Spagnoli B. Gilbert G. A. Waychunas J. F. Banfield Geochim. Cosmochim. Acta 2009 73 4023 4033
167. R. V. Morris D. C. Golden J. F. Bell T. D. Shelfer A. C. Scheinost N. W. Hinman G. Furniss S. A. Mertzman J. L. Bishop D. W. Ming C. C. Allen D. T. Britt J. Geophys. Res. 2000 105 1757 1817
168. P. R. Christensen J. L. Banfield R. N. Clark K. S. Edgett V. E. Hamilton T. Hoefen H. H. Kieffer R. O. Kuzmin M. D. Lane M. C. Malin R. V. Morris J. C. Peral R. Pearson T. L. Roush S. W. Ruff M. D. Smith J. Geophys. Res. 2000 105 9623 9642
169. V. Barron J. Torrent J. P. Greenwood Earth Planet. Sci. Lett. 2006 251 380 385
170. M. E. E. Madden A. S. Madden J. D. Rimstidt Geology 2009 37 635 638
171. R. Raiswell L. G. Benning L. Davidson M. Tranter S. Tulaczyk Geology 2009 37 431 434
172. D. Faivre N. Menguy M. Pósfai D. Schüler Am. Mineral. 2008 93 463 469