FESE: Case Western Reserve University张慧春老师研究组 铁锰氧化物在复合系统中的氧化还原反应

原文链接：

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-020-1255-8

文章出版：Front. Environ. Sci.  Eng. 2020, 14(5): 76

原文信息

题目：

Redox reactions of iron and manganese oxides in complex systems

作者：

JianzhiHuang, Huichun Zhang (✉)

作者单位：

Departmentof Civil and Environmental Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, USA

关键词：

铁氧化物；锰氧化物；还原；氧化；复合系统；反应动力学和机理

Iron oxides; Manganese oxides; Reduction；Oxidation; Complex systems; Reaction kinetics and mechanisms

文章亮点

• 探讨了铁锰氧化物的氧化还原反应机理。

• 回顾总结了铁锰氧化物在复合系统中的氧化反应。

• 研究了复合系统中Fe（II）化合物及铁氧化物的还原反应。

• 提出了检测复合系统中氧化还原反应性能的未来研究方向

文章简介

铁、锰是地壳中含量第一和第三的过渡金属，它们的氧化还原反应对环境中污染物的转化及N、P等多种元素的化学循环具有至关重要的作用。这些反应已被广泛认定为表面反应，因此铁锰氧化物表面性质的变化会显著影响整体反应性能，并可能大幅改变污染物的溶解度、毒性和生物利用度。而在水生和土壤环境中，铁锰氧化物通常与其它金属氧化物（如Al₂O₃）、金属离子（如Zn²⁺）和配体（如天然有机物（NOM））等混合存在。在此背景下，作者研究了在复合系统中铁锰氧化物的氧化还原性能的变化，以及对今后的研究提出一系列建议。

在文中，作者详细地阐述了在复合系统中影响铁锰氧化物的氧化性能及还原性能的几点因素，包括金属离子（Zn²⁺、Ca²⁺, Cu²⁺等）、配体（NOM、盐类等）和其他金属氧化物（SiO₂、TiO₂等）。作者指出：（1）铁锰氧化物在复合系统中的氧化还原反应与简单模型系统有显著差异，需要根据实际情况来依次增加模型系统的复杂性（从二元系统到三元系统，再到更复杂的系统）；（2）研究不能仅关注d-MnO₂，MnO₂的其它相结构（如α- MnO₂、β- MnO₂等）也需注意；（3）电子如何从半导体矿物转移到铁氧化物的机制仍需进一步研究；（4）研究金属离子、配体和其它金属氧化物对混合价态的铁矿物反应性能的影响十分必要的，且在复杂系统中不仅需要关注母体化合物的去除，还需要考虑中间产物及最终产物在环境中的风险。

图1 摘要图 

编者点评

本研究重点提出了铁锰氧化物在复合系统中的氧化还原反应的一些进展和见解，为连接简单模型系统和自然环境系统的研究结果提供了一座桥梁，读者通过了解铁锰氧化物在不同系统中的氧化还原反应，对于理解生物地球化学过程具有重要意义

本期编辑

黄筹，男，24岁，江南大学环境与土木工程学院2019级环境工程专业硕士生，导师为李激教授，研究方向为新型磷酸盐吸附材料的开发。