腐殖酸(HA)常用于日常的水处理消毒领域,但在水的氯化消毒过程中会形成三卤甲烷、卤乙酸等致癌消毒副产物,对水生生物和人类健康构成严重威胁。鉴于此,南京工业大学刘泽贤、仲兆祥和邢卫红等人在期刊《Nature communications》上发文“Dual-metal-doped perovskite adsorbents for efficient removal of humic acid”,该研究提出一种 B 位双金属掺杂策略,制备出铁磁性钙钛矿型吸附剂,用于快速高效降解腐殖酸。研究选取钙钛矿氧化物 LaFeO₃作为基础材料,利用其独特的晶体结构、可调控性和固有的铁磁特性,通过在 B 位掺杂钛(Ti)和钴(Co),构建出一种双功能钙钛矿吸附剂。该吸附剂不仅具有 381 mg/g 的高吸附容量,吸附速率快,还可通过原位再生或磁性回收进行芬顿(Fenton)再生。计算模拟从分子层面揭示了钙钛矿吸附剂与腐殖酸之间的相互作用机制。
研究亮点:
1,性能突破:通过在LaFeO₃的B位共掺杂Ti和Co,构建出 LFCTO 系列吸附剂,其最大吸附容量高达381 mg/g,远超传统吸附剂,且吸附速率快,2小时内即可实现高效去除,解决了传统吸附剂容量低、速率慢的弊端。
2,磁分离 + 原位再生双重优势:双掺杂策略增强了材料的铁磁性(饱和磁化强度达 7.36 emu/g),可通过磁场快速分离回收;同时 Co/Ti 位点具备芬顿催化活性,加入 H₂O₂即可实现原位再生,5 次吸附 - 脱附循环后去除效率仍达 89.87%,无需高温煅烧或大量溶剂洗脱形成二次污染。
3,适配复杂场景:材料具有良好的晶体结构稳定性,在宽 pH 范围(3-11)内保持结构完整,适配不同酸碱度的废水处理;且不仅对腐殖酸高效去除,对多种阴离子污染物也具有优异的去除性能,可灵活集成到现有吸附柱和高级氧化工艺(AOP)反应器中。
未来展望:
本研究证实了钙钛矿材料作为高效、可再生的有机化合物催化吸附剂的潜力,拓宽了钙钛矿的应用领域并为其在可持续水处理领域的发展奠定了理论基础。
原文链接:
https://doi.org/10.1038/s41467-026-70286-6