NiAl–MoO2S2纳米颗粒：在不同pH条件下高效去除硒氧阴离子的结构演变与机理探究

《Chemistry of Materials》：NiAl–MoO2S2 Nanoparticles: Structural Evolution and Mechanistic Insights into High-Performance Selenium Oxyanion Removal across Diverse pH Conditions

高效选择性硒吸附材料NiAl–MoO?S?的合成与机制研究。通过室温离子交换将LDH层间NO??替换为MoO?S?2?簇，形成花状纳米结构。X射线表征证实MoO?S?2?转化为[Mo?O?S?]2?类簇，产生红ox活性界面，实现SeO?2?（514 mg/g）和SeO?2?（343 mg/g）的高效吸附（Kd≥10? mL/g），在复杂水质中保持优异pH适应性。

　　

为了提高从水中选择性去除有毒氧阴离子的吸附材料性能，需要实现合成控制、可调化学性质以及对结构-功能关系的原子级理解。本文报道了一种新型层状双氢氧化物（LDH）纳米材料NiAl–MoO₂S₂的合成及其详细表征，该材料专为从复杂水环境中高效捕获硒氧阴离子（SeO₃^2–和SeO₄^2–）而设计。该材料通过室温离子交换过程制备，其中NiAl–LDH层间的NO₃^–阴离子被MoO₂S₂^2–团簇取代，形成了具有高表面积的、类似花朵形状的纳米颗粒。利用同步辐射X射线对分布函数、X射线吸收光谱和X射线光电子能谱进行的全面结构分析表明，层间插入的[MoO₂S₂]^2–发生了明显的化学转化，形成了类似[Mo₂O₂S₆]^2–的团簇，这些团簇具有氧化还原活性，从而促进了硒的捕获。这种特定的界面化学性质使得该材料具有卓越的吸附性能：对于SeO₄^2–，其分配系数（K_d）≥ 10⁶ mL/g，最大吸附容量为343 mg/g；对于SeO₃^2–，最大吸附容量为514 mg/g，均优于现有的无机吸附剂。重要的是，NiAl–MoO₂S₂在酸性、中性和碱性pH条件下均保持高选择性和高吸附容量，能够有效去除从ppm到亚10 ppb级别的硒杂质，即使在天然水和工业水中存在竞争性离子的情况下也是如此。硒的吸附过程是通过还原沉淀作用实现的，同时伴随着LDH框架内钼和硫化物的氧化。这项研究展示了通过战略性合成修饰和层间功能化改造LDH结构的可能性，从而开发出新的结构模式和氧化还原化学性质，为环境修复领域提供了可扩展的材料制备途径。