有序介孔基负载纳米零价铁对环状硝基污染物的协同去除机理

水中低浓度、高毒性、难降解有机污染物的高效去除是当前水污染控制领域的重要课题。本项目提出将有序介孔基负载纳米零价铁（NZVI/OMM）复合材料应用于水中微量环状硝基污染物高效去除的研究设想。从复合材料的结构设计出发，获得NZVI/OMM结构控制手段，重点围绕目标污染物在复合材料上的吸附降解协同去除机理展开研究。通过探讨环状硝基污染物在复合材料上的吸附降解性能及其转化行为，有序介孔基体中纳米零价铁的去向、赋存形态、分布状态及其表面的界面反应机制，揭示典型环状硝基污染物在有序介孔基体上的吸附及降解协同去除机理，诠释NZVI/OMM和目标污染物协同去除的构效关系。通过这些科学问题的研究和探索，解决制约纳米零价铁粒子高性能发挥所面临的自发团聚和反应活性难以有效控制的技术难题，为水中低浓度、高毒性、难降解有机污染物高效去除与修复提供技术支撑。

本项目针对制约纳米零价铁(NZVI)高反应活性充分发挥的分散性差、安定性弱的两大技术难题，开展了经软模板路线在有序介孔基体(OMM)中一步合成高分散NZVI并将其应用于环状硝基污染物吸附降解的研究工作。以NZVI/OMM合成过程中的结构调控为重点，探讨了惰性气氛下有序介孔基体中铁物种的原位还原及零价铁颗粒限域生长机制的相关规律，获得NZVI/OMM复合材料的结构调控方法，探索了以硝基苯为代表的有机污染物在多孔基体中的吸附及降解机理，考察了有序介孔基体中纳米零价铁的去向、赋存形态、分布状态及其表面的界面反应机制，诠释了有NZVI/OMM和典型有机污染物降解的构效关系。通过这些科学问题的研究和探索，获得了改善纳米零价铁粒子的分散性和团聚性的调控手段。应用结果显示复合材料可将有序介孔基体的吸附性能和纳米粒子的高反应活性协同起来，是一种集吸附和降解与一体的新型环境材料。通过对NZVI/OMC的制备与性能研究，在载铁有序介孔碳的制备、结构控制和应用方面取得了一些研究成果。在本项目的资助下共发表学术论文17篇(含已录用1篇)，其中SCI收录12篇(含已录用1篇)，影响因子大于3的有4篇，论文发表的影响因子累计为30.123，刊物包括Journal of Materials Chemistry，Journal of Hazardous Materials, Chemosphere，Applied Surface Science，《物理化学学报》、《催化学报》、《功能材料》等。另有3篇外文论文处于审稿阶段。申报国家发明专利6项，2项授权；培养博士研究生2名，培养硕士研究生10名，6名已获硕士学位，有1名硕士研究生的学位论文别评为江苏省优秀硕士学位论文。