南京大学环境学院1月12讯：纳米材料与技术的蓬勃发展为水处理应用带来了巨大的机遇。在实际水处理中纳米材料存在易团聚失活、操作困难、潜在安全风险等瓶颈。将纳米材料固定于合适载体的纳米孔道中制备具有“纳米限域结构”的复合材料是应对上述瓶颈最为有效的策略之一。然而，目前与复合纳米材料除污过程直接相关的纳米限域效应研究总体有限，尤其是限域对纳米材料生长过程中结构与性能的影响知之甚少。

潘丙才教授课题组多年来一直关注水处理复合纳米材料的研制与应用技术开发工作，近年来在水处理纳米限域效应方面开展了持续探索。近期，课题组以广泛应用于水处理的纳米铁氧化物为研究对象，以径迹刻蚀膜(TE膜)为限域载体，首次考察了氧化铁纳米颗粒在不同尺寸TE膜限域孔道中的结构演变规律及其对吸附除As(Ⅴ)的影响。研究发现，纳米限域导致铁氧化物老化过程中结构转化的路径发生改变，从水铁矿转化为针铁矿而非开放体系中的赤铁矿。此外，随着限域尺寸从200 nm降低至20 nm，转化产物中针铁矿相的比例从41%降低至0%。纳米限域显著减缓了水铁矿的相变动力学过程，这种独特的结构演变特性有利于纳米铁氧化物长期稳定应用于水处理领域（如吸附除砷），在343 K老化20天的条件下仍可保持优异的吸附活性与吸附选择性。该工作有望为水处理纳米限域效应的相关基础研究与应用技术开发提供一定的依据与参考。

论文以“Structure evolution of iron (hydr)oxides under nanoconfinement and its implication for water treatment”为题，近日发表于环境领域著名期刊Environmental Science & Technology 2024, 58(1), 826-835。课题组博士生王雪凝为第一作者，潘丙才教授为通讯作者，共同作者包括课题组毕业硕士蒋朝、钱杰书教授、付宛宜副研究员。本研究得到了国家重点研发计划（2022YFA1205600）和国家自然科学基金（21925602和22236003）的资助。