9月5日，浙江大学徐江研究员课题组在Nature Communications在线发表了题为“Selectively intraparticle oxygen dissociation and metalloid mineralization for long-term groundwater remediation”的研究论文，通过调控纳米零价铁（nFe⁰）的Fe 3d电子能带，增强Fe 3d–O 2p轨道耦合和类金属–O键解离，使砷、锑、硒由易再迁移的表面富集转向更稳定的颗粒内部矿化。
地下水中砷、锑和硒等类金属具有复杂的含氧结构和价态，其空间位阻和较强的类金属–O键会限制还原与矿化；传统纳米零价铁还容易受到水竞争还原和表面钝化影响，导致污染物更多停留在颗粒表面并存在二次释放风险。本研究通过晶格硫调控Fe⁰晶体的3d能带，使其靠近费米能级，增强Fe 3d–O 2p轨道耦合，在抑制竞争性水还原的同时促进类金属–O键断裂、还原物种向颗粒内部扩散并矿化。对砷的研究实现了约100%的去除率、约100%的电子利用率和最高约94%的粒内矿化；进一步对As、Sb和Se不同价态物种的研究表明，粒内矿化比例受氧化态和成键构型影响，其中σ键结构较π键结构更有利于粒内矿化，在不同真实地下水中类金属去除率仍接近100%，长期稳定性较常规nFe⁰提高8–98倍。研究还将FeS₂-nFe⁰放大合成至1 kg，并开展可渗透反应屏障（PRB）应用评估：在254 d现场部署中处理3343 m³地下水，监测井中As(III)持续低于10 μg L⁻¹，而常规nFe⁰在58 d时已失效；所需PRB厚度由3.56 m降至0.19 m，材料成本由444.0降至11.6 $ m⁻³。本研究提出以选择性d–p轨道耦合促进键解离和粒内矿化的地下水修复策略。