磁铁矿因其独特的结构特征、磁学以及氧化还原性质被广泛应用于环境修复领域，如重金属吸附剂、催化剂等。在厌氧环境中，磁铁矿结构中Fe²⁺可提供电子，还原多种有机物、重金属和核素。铁（氢）氧化物可被铁还原菌等微生物异化还原，产生大量的游离态Fe(II)。磁铁矿表面存在丰富的活性基团，能够吸附游离态Fe(II)并与其发生相互作用，显著提高其还原性能。自然界中，磁铁矿结构中普遍存在类质同像置换。已有研究表明，部分类质同像置换离子能显著增强磁铁矿的表面反应性，这可能制约着磁铁矿与Fe(II)共存体系的还原活性。

    据此，广州地球化学研究所矿物表-界面物理化学学科组的博士生李瑛和梁晓亮副研究员，采用多种现代谱学技术对锌置换磁铁矿进行表征，并对硝基苯（NB）还原去除过程进行系统考察，深入研究了锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(II)共存体系还原硝基苯的制约机理。研究获得如下新认识：

（1） 当Zn置换量较低时，Zn以+2价占据在磁铁矿的四面体位，当Zn置换量较高时，少量Zn占据八面体位；

（2） 游离态Fe(II)浓度和结构性Fe²⁺含量较高时，有利于还原反应的进行；

（3） Zn类质同像置换通过改变磁铁矿的电导率显著提高共存体系的还原性能，与Zn的占位有关。

上述认识将有助于深刻理解在厌氧条件下磁铁矿族矿物对硝基苯类污染物的还原机制，并为磁铁矿与Fe(II)共存体系应用于环境修复奠定理论基础。相关成果近期发表于Jounal of Colloid and Interface Science上，该研究得到国家自然科学基金和国家外专局/中国科学院“矿物结构域表明物理化学”创新国际团队项目等资助。

Li Ying, Wei Gaoling, He Hongping, Liang Xiaoliang*, Chu Wei*, Huang Deyin, Zhu Jianxi, Tan Wei, Huang Qiuxin. Improvement of zinc substitution in the reactivity of magnetite coupled with aqueous Fe(II) towards nitrobenzene reduction. Jounal of Colloid and Interface Science, 2018, 517: 104-112.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979718301218

锌类质同像置换磁铁矿/游离态Fe(II)共存体系还原硝基苯机制的示意图