New Insights into Heavy Metal Sequestration Through Metal‐Phenolic Network‐Confined Nano‐HFO: Overlooking Iron Utilization and Modulating Electron Density

纳米复合材料 金属 材料科学 化学工程 环境修复 氧化物 纳米技术 冶金 污染 生物 工程类 生态学
作者
Manyu Zhang,Xiaolin Du,Zhanqi Liu,Yujia Yang,Shuo Wang,Ningyi Chen,Yulin Wang,Yaran Song,Keju Sun,Qingrui Zhang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:12 (22): e2417798-e2417798 被引量:3
标识
DOI:10.1002/advs.202417798
摘要

Abstract Reducing toxic metal concentrations to trace levels remains a critical challenge in water remediation, largely due to the underutilization of hydrous ferric oxide (HFO), particularly within its inner layers. Herein, we present a novel strategy to enhance HFO utilization by in situ confinement of nano‐HFO within polystyrene beads using a tannic acid‐zirconium (TA‐Zr) metalphenolic network, forming PS‐Fe@TA‐Zr. The TAZr network generates a highly negative microenvironment with tunable electron density at oxygen sites, facilitating Pb(II) enrichment and activating inner‐layer Fe sites. Depth‐profiling reveals a significant increase in the Pb/Fe ratio from 7.6% at the surface to 18.8% at 10 nm depth, highlighting the contribution of previously inaccessible active sites. The TAZr confinement also modulates electron density at Fe and O sites, enabling stronger hybridization with Pb 4f orbitals and enhancing Pb(II)HFO interactions. Compared with PS‐Fe, PS‐Fe@TA‐Zr exhibits over 8‐fold higher selectivity (Kd = 15,278 mL g −1 ), 5‐fold faster kinetics, and can treat up to 1,680 L kg −1 with effective regeneration across six cycles in actual industrial wastewater. This work provides new insights into metalphenolic network‐assisted design of nanocomposites for highly efficient iron utilization in heavy metal removal.
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