近日
，环化学院黄鑫教授课题组陆续在国际驰名期刊《Adv. Energy Mater.》（中科院一区
，IF：26）、《J. Colloid Interf. Sci.》（中科院一区
，IF：9.7）和《Environ. Sci. Technol.》（中科院一区
，IF：11.3）上颁发氮磷资源回收和矿物转化最新钻研成就。

成就一：定造设计Fe掺杂Ni₂P纳米花电子/状态特点以加强固态电解质反映器电合成氨（Tailoring Electronic and Morphology Features of Iron-Doped Ni₂P Nanoflowers for Enhanced Ammonia Electrosynthesis in Solid Electrolyte Reactors
，颁发于《Adv. Energy Mater.》）

电化学步骤将硝酸盐（NO₃^-）还原成氨（NH₃）是一条远景辽阔的废水处置和氨气天生蹊径
，但仍存在催化活性不强、传质不及以及依赖高浓度电解质等问题。该钻研汇报介绍了一种创新、高效的氨电合成反映器
，将自组装铁掺杂镍（Fe-Ni₂P/NF）纳米花阴极与固态电解质（SE）集成在一路。固态电解质的设计解除了对辅助电解质的需要
，提供了一个高效的离子传导蹊径
，并能直接从NO₃^-天生NH₃。通过调整Fe-Ni₂P/NF的电子和表表个性
，该反映器在100mA·m^-2的电流密度下
，在NO₃^-浓度为100 mM时实现了齐全的NO₃^-还原、96.7%的NH₃选择性和81.8%的法拉第效能。密度泛函理论推算显示
，磷化和铁掺杂协同加强了对NO₃^-的吸附
，提高了活性氢的可用性
，从而有利于在0.695 eV的低能垒下产生NH₃。此表
，Fe-Ni₂P/NF纳米花催化剂的超亲水性可推进电解质的进入并确保气泡的急剧开释
，从而推进传质。该项钻研为将含NO₃^-的废水转化为有价值的合成氨产品提供了一种可持续、可扩大的步骤。

亿万先生MR环境与化学工程学院为本论文第一单元和唯一通讯单元。博士钻研生张琪为论文第一作者
，环化学院黄鑫教授为通讯作者
，邓宁副教授为共同通讯作者。该项工作得到国度天然科学基金（52300100、51678351）的赞助和支持。

成就二：孔径调控加强层状双金属氧化物溶化推进鸟粪石结晶高效回收废水中氮和磷（Tailoring Pore Size to Enhance Dissolution of Layered Double Oxides for Efficient Nitrogen and Phosphorus Recovery via Crystallization of Struvite from Wastewater
，颁发于《J. Colloid Interf. Sci.》）

从废水中同步回收氮磷天生鸟粪石
，有助于同时缓解水体富营养化和磷欠缺问题。本钻研耦合镁矿物的溶化与再沉淀过程
，可在预防过量增长镁盐和调节pH的情况下推进鸟粪石的形成。然而
，由于镁矿物溶化度较低
，其资源回收效能仍受限度。本钻研引入“孔径调控溶化度”（Pore-size Controlled Solubility
，PCS）的概想
，以加强镁铝层状双金属氧化物（以下简称LDO_X, x为孔径大。┑娜芑。钻研发现LDO_X溶化速度与其孔径呈负有关关系。当LDO_X的孔径由9.2 nm减幼至5.5 nm时
，镁离子的开释浓杜咨64.0 mg·L^-1显著提升至99.0 mg·L^-1
，同时伴随氢氧根的开释
，有助于维持碱性环境
，从而实现NH₄⁺-N（80.54%）与PO₄^3--P（80.57%）的高效回收
，并形成高纯度鸟粪石（>82.0%）。扫描电子显微镜了局批注
，LDO_X表表可作为成核基底
，通过调控部门过鼓和度及界面能
，有效降低鸟粪石的成核能垒。此表
，得益于LDO_X中铝元素的缓冲能力
，该系统在较宽pH领域（5.0-10.0）内均阐发出不变的回收成效。最后
，本钻研成功将NH₄⁺-N和PO₄^3--P的回收战术利用于现实水产养殖废水中
，验证了其可行性。本钻研为提升矿物溶化-沉淀过程中的资源回收效能提供了有效的战术与理论凭据。

亿万先生MR环境与化学工程学院为本论文第一单元和唯一通讯单元。博士钻研生郭昌进为论文的第一作者
，环化学院黄鑫教授为通讯作者
，邓宁副教授为共同通讯作者。该项工作得到国度天然科学基金（52300100、51678351）、上海市科委“扬帆打算”（22YF1412900）和上海光源BL16B1线站（2023-SSRF-PT-504001）的赞助和支持。

成就三：短链羧酸影响水铁矿向赤铁矿和针铁矿转化的矿化机造钻研（Short-Chain Carboxylic Acids Influencing Mineralization Mechanisms of Ferrihydrite Transformation to Hematite and Goethite
，颁发于《Environ. Sci. Technol.》）

不定状态水铁矿向结晶态赤铁矿和针铁矿的转化过程
，直接影响着传染物和营养元素在环境介质中的迁徙与归趋。该转化过程通常受有机物影响。然而
，由于有机物的结构复杂性
，尤其是羧基密度的差距
，导致其对水铁矿转化的矿化机造仍不足机理性钻研。本钻研以结构单一、羧基密度明确的短链有机酸
，即甲酸、草酸和柠檬酸
，作为模型有机物
，系统探求了羧基密度对水铁矿转化的影响机造。了局批注
，水铁矿的转化由特定的有机-矿物/离子相互作用节造。含单羧基的甲酸对水铁矿、铁离子及二次矿物的结合亲和力较弱
，险些不影响水铁矿的转化过程。相比之下
，含双羧基的草酸通过吸附作用粉碎水铁矿表表的Fe-O键
，并与液相铁离子络合
，降低其溶液活度
，以此推进了水铁矿的溶化动力学。在随后的成核阶段
，草酸以双齿-单核络合模式选择性吸附在新生的赤铁矿晶核表表。这种相互作用使赤铁矿的表表能从330 mJ·m^-2降低至180 mJ·m^-2
，从而使其成核速度较针铁矿提高了约70倍。此表
，草酸的选择性吸附也诱导赤铁矿以“定向富集”（Oriented Attachment）模式成长
，这可能是由范德华力和/或补丁电荷效应驱动的。相反
，含三羧基的柠檬酸因与水铁矿拥有极强的结合亲和力
，显著提高了水铁矿的不变性
，抑造其向结晶态二次矿物转化。本钻研为理解环境系统中有机物介导的水铁矿转化过程提供了沉要的理论支持
，也为矿物固碳作用提供了新见解。

亿万先生MR环境与化学工程学院为本论文第一单元和唯一通讯单元。博士钻研生潘晓樊为论文第一作者
，环化学院黄鑫教授为通讯作者
，邓宁副教授为共同通讯作者。该项工作得到国度天然科学基金（52300100）、上海市科委“扬帆打算”（22YF1412900）和上海光源BL14W1线站（2024-SSRF-HZ-508279）、BL16B1线站（2023-SSRF-PT504001）的赞助和支持。

论文一链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202405442

论文二链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.137546

论文三链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c00455