Synergistic Removal of Cr(VI) Utilizing Oxalated-Modified Zero-Valent Iron: Enhanced Electron Selectivity and Dynamic Fe(II) Regeneration

钝化 零价铁 草酸盐 吸附 配体(生物化学) 材料科学 电子转移 化学 无机化学 化学工程 纳米技术 光化学 图层(电子) 物理化学 受体 工程类 生物化学
作者
Song Hou,Jiangkun Du,Haibo Ling,Sen Quan,Jianguo Bao,Chuan Yi
出处
期刊:Nanomaterials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (9): 669-669
标识
DOI:10.3390/nano15090669
摘要

To address the challenges of environmental adaptability and passivation in nanoscale zero-valent iron (nFe0) systems, we developed oxalate-modified nFe0 (nFeoxa) through a coordination-driven synthesis strategy, aiming to achieve high-efficiency Cr(VI) removal with improved stability and reusability. Structural characterization (STEM and FT-IR) confirmed the formation of a FeC2O4/nFe0 heterostructure, where oxalate coordinated with Fe(II) to construct a semiconductor interface that effectively inhibits anoxic passivation while enabling continuous electron supply, achieving 100% Cr(VI) removal efficiency within 20 min at an optimal oxalate/Fe molar ratio of 1/29. Mechanistic studies revealed that the oxalate ligand accelerates electron transfer from the Fe0 core to the surface via the FeC2O4-mediated pathway, as evidenced by EIS and LSV test analyses. This process dynamically regenerates surface Fe(II) active sites rather than relying on static-free Fe(II) adsorption. XPS and STEM further demonstrated that Cr(VI) was reduced to Cr(III) and uniformly co-precipitated with Fe(II/III)-oxalate complexes, effectively immobilizing chromium. The synergy between the protective semiconductor layer and the ligand-enhanced electron transfer endows nFeoxa with superior reactivity. This work provides a ligand-engineering strategy to design robust nFe0-based materials for sustainable remediation of metal oxyanion-contaminated water.
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