Abstrak
Bahan besi valensi nol skala nano (nFe0) sangat menjanjikan dalam remediasi lingkungan, namun mencapai reaktivitas, selektivitas, dan stabilitas yang tinggi dalam reduksi tetap menjadi tantangan yang sudah lama ada. Di sini, kami mengatasi tantangan ini dengan secara inovatif menggunakan kisi Ni dan rekayasa permukaan FeS untuk membuat nanomaterial berbasis nFe0 baru (dijuluki sebagai FeNix@FeSy), yang menampilkan FeNi sebagai inti dan FeS sebagai cangkang. FeNi5@FeS10 menghasilkan reaktivitas dan selektivitas sekitar 242,7 dan 81,2 kali lebih tinggi, masing-masing, dibandingkan dengan nFe0 yang tidak dimodifikasi untuk remediasi trikloroetena (polutan lingkungan yang terkenal), sambil mempertahankan stabilitas tinggi dalam remediasi air tanah. Kami menemukan bahwa komposisi inti (yaitu, rasio Ni/Fe) dari FeNix@FeSy terutama menentukan reaktivitas, diatur oleh pertukaran antara efek galvanik dan regangan kisi, sementara sifat cangkang terutama mengendalikan selektivitas, meskipun ada beberapa interaksi di antara keduanya. Perhitungan teori fungsional kerapatan mengungkapkan bahwa permukaan FeS berfungsi sebagai tempat penyerapan yang baik untuk TCE, dan penghalang energi rendah (TS2, 0,19 eV) dari FeNi5@FeS10 memfasilitasi pembelahan klorin pertama dari TCE. Selain itu, struktur inti-kulit mendorong transfer elektron dari inti ke kulit dan TCE. Strategi rekayasa kisi dan permukaan integratif ini menyediakan jalan baru untuk merancang material fungsional tingkat lanjut untuk perbaikan lingkungan dan seterusnya.
Kisi Integratif dan Rekayasa Permukaan Fe0 Skala Nano untuk Deklorinasi Trikloroeten yang Lebih Baik dalam Air Tanah: Koordinasi dalam Reaktivitas, Selektivitas dan Stabilitas
