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高價鐵(≡FeIV=O、≡FeV=O等)化合物作為一種氧化效率高且環境友好的氧化劑,在水污染控制領域發揮重要作用。然而,高價鐵的生成及作用機制仍存在爭議。中性或鹼性條件下,鐵離子(≡Fe2+或≡Fe3+)易發生劇烈水解生成「鐵泥」,使得鐵離子催化過一硫酸氫鉀(PMS)等氧化劑生成高價鐵的轉化率驟減;而酸性條件下,雖然鐵離子生成高價鐵的利用率提高,但生成的≡FeIV=O等高價鐵會與過量氫質子(H+)發生副反應。因此,開發寬pH響應的高價鐵基高級氧化技術並研究其氧化作用機制,在水污染控制化學領域具有重要科學意義與研究價值。
近日,華東理工大學邢明陽教授團隊巧妙的利用鋅鐵水滑石(ZnFe-LDH)中的兩性氧化物≡Zn(OH)2發揮「犧牲劑效應」,成功在水滑石表面構建了具有緩衝作用的「中性微環境」,有效抑制了表面≡Fe3+與OHˉ發生水解反應以及高價鐵與H+發生副反應,促進了表面≡Fe3+催化PMS持續生成≡FeIV=O,實現了3.0~11.0的寬pH範圍內對酚類、染料類、抗生素類以及實際有機廢水的高效降解。