单原子铁生物炭

除砷容量业界领先

单原子铁位点在富氮多孔生物炭上实现As(III)的高效吸附-氧化协同，去除容量和稳定性远超传统铁基吸附剂。

孙涛 · 王朝 · Shihang, Wu · Xiaojia, Zhou · Pei, Penggang · Yu, Huijuan · 张云 · 黄青青 · Sun, Yuebing

Advanced Science 2026

参数信息

吸附容量

237.5 mg g⁻¹

固定砷中As(V)比例

56.9 %

Fe原子对As(III)反应活性

39833.54 mg (g·Fe)⁻¹

技术优势

容量业界领先

吸附容量高达237.5 mg g⁻¹，远超传统铁基吸附剂，单次处理即可大幅降低砷浓度。

氧化深度高

56.9%的固定砷以As(V)形式存在，表明材料在吸附的同时显著氧化As(III)，降低其毒性和迁移性。

原子利用率极高

每个铁原子对As(III)的反应活性达39833.54 mg (g·Fe)⁻¹，单原子分散使活性位点得到充分暴露。

协同机制明确

揭示As(III)通过单齿内球络合、沉淀、氢键和静电吸引被捕获，同时载体与单原子铁协同活化分子氧生成¹O₂作为主要氧化剂。

应用场景

• 砷污染水体修复：直接投加或装柱去除地下水、工业废水中的As(III)，无需预处理氧化。
• 环境吸附材料：作为高性能吸附介质，替代传统铁基材料，降低砷去除的材料用量和固废产生量。
• 饮用水净化滤芯：填充于净水滤芯，深度去除饮用水中的As(III)并氧化为As(V)，提升出水安全性。
• 土壤砷钝化：作为土壤修复剂，通过吸附和氧化将砷固定在固相，降低其生物有效性。