Fe3O4@RGO对洛克沙胂的协同增强吸附

　　近年来，洛克沙胂（ROX）作为一种具有广谱抗菌性的杀菌类物质，被大量应用于动物饲料添加剂中。这些有机砷在环境中经过迁移转化会形成毒性更大的无机砷，从而引起一系列砷污染的环境效应。苯胂酸类物质作为一种新型潜在污染物，其结构上比传统的无机砷更为复杂，具有苯环和砷酸根两类功能性基团。因此，目前常用的砷处理材料可能不适用于此类物质的去除，需要设计表面具有能与其产生强化学作用的官能团的材料。华南理工大学环境与能源学院的一个研究组作从ROX的结构特点出发，设计合成了一种铁基纳米复合材料和，研究其对苯胂酸类物质协同增强吸附的效果及机理。相关的研究成果发表在2017年11月9日的《Environmental Science: Nano》上。 

　　该研究组合成了Fe3O4@RGO三维复合材料，并将其用于ROX的吸附。结果表明，与单一的纳米Fe3O4和石墨烯相比，Fe3O4@RGO对ROX具有更高的吸附容量和亲和力。机理研究表明，复合材料在吸附过程中主要与ROX间均在As-Fe配位、π-π及氢键作用，且三种作用力间相互协同。其中，Fe3O4@RGO表面羟基含量的增加可同时增强As-Fe配位及氢键作用。石墨烯基体与ROX间的π-π作用也在静电引力的协同下得到增强。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）X射线吸收谱技术获得的吸附后ROX中As的K边EXAFS数据。第二壳层的As在其周围3.30埃（Fe3O4@RGO）和3.35埃（p-Fe3O4）的距离内围绕着配位的Fe原子，两种材料张的As-Fe原子间距均复合As-Fe双齿双核内球配位模型。Fe3O4@RGO的As-Fe配位数为1.7，大于p-Fe3O4的配位数，说明其受外球作用的影响比p-Fe3O4小。同时，Fe3O4@RGO吸附ROX后的As-Fe间距比p-Fe3O4略短，说明与石墨烯复合缩短了Fe3O4与ROX的As-Fe原子间距。因此，EXAFS数据表明，Fe3O4与三维石墨烯的复合有利于As-Fe内球配位的形成，同时使其中As与Fe原子间作用力的强度有所增加。 

　　该研究为有机-无机协同增强去除水中低浓度污染物提供了新思路。其中，同步辐射光源帮助该工作证实了协同作用的存在及作用方式。然而，目前的工作还只证实了金属元素间配位作用的增强，而有机官能团的相互作用（氢键、π-π等）在协同增强中也洗到重要作用。因此，软X射线会帮助进一步分析材料与污染物间的有机-无机协同增强作用。 

　　发表文章： 

Chen Tian, Jian Zhao, Jing Zhang, Shengqi Chu, Zhi Dang, Zhang Lin,* and Baoshan Xing*. Enhanced removal of roxarsone by Fe3O4@3D graphene nanocomposite: synergistic adsorption and mechanism.