纳米零价铁在含Cr（VI）水相中的结构性能演变研究

纳米零价铁（nZVI）进行土壤及水体中污染物的修复过程中， 结构和成分发生演化，生成铁氧化合物对污染物在环境中的迁移、转化和归宿等产生影响. 本文研究了nZVI在充氧水介质中与铬酸根（Cr（VI））的反应， 结果表明： nZVI的表面化学及晶相结构随溶液初始pH值、Cr（VI）浓度和反应时间等变化而变化. 低浓度Cr（VI）（≤20 mg?L^-1）的存在使得nZVI的腐蚀加速， 单个颗粒由链球状结构演变为片状和针状结构，主要腐蚀产物成为γ-Fe₂O₃/Fe₃O₄、γ-FeOOH的混合物. 溶液中高浓度Cr（VI） （≥50 mg?L^-1）与nZVI反应前后产物颗粒保持球形， 证明其抑制nZI颗粒的腐蚀. 这是由于Cr（VI）在nZVI表面还原产生Cr（OH）₃或Cr_xFe_1-x（OH）₃或Cr_xFe_1-xOOH， 覆盖在表面阻止进一步的腐蚀. 塔菲尔（Tafel）曲线测试发现， Cr（VI）浓度低于0.1 mg?L^-1时， nZVI反应后固体产物制备的电极腐蚀电压负移， 腐蚀电流密度增大； 而当Cr（VI）浓度（≥20 mg?L^-1）增高时， 腐蚀电位正移， 腐蚀电流密度减少； 且腐蚀电位随着Cr（VI）含量的增加而向正向移动， 而腐蚀电流密度则减小， 证明了腐蚀速率越慢. 塔菲尔腐蚀电流测试结合扫描电镜、X-射线电子衍射和X-射线光电子能谱分析， nZVI中Cr（VI）含量越高抗腐蚀能力越强. 本文对研究复杂环境条件nZVI与Cr（VI）反应后的最终产物以及其环境归趋具有重要意义.