近日，我院水处理技术与水质安全团队曾华斌课题组在期刊《Separation and Purification Technology》上发表了题为“Unleashing Inherent Reductive Capacity of MoS₂ for Bromate Decontamination: Crucial Role of Iron or Edge Mo-Atom as Electron Shuttle”的研究论文。论文共同一作是本科生李俊杰（排名第一）、博士生罗芝鹏（排名第二）。本研究发现二硫化钼（MoS₂）可作为环境友好型固体还原剂去除水中溴酸盐（BrO₃^-）污染物并进一步揭示其核心作用机制，明确了铁离子（Fe³⁺）介导的间接电子穿梭作用与纳米1T相边缘Mo原子的直接电子传递双重路径是释放MoS₂还原潜能的关键。

研究背景

水体中BrO₃^-等消毒副产物具有潜在健康风险，是饮用水安全与水环境治理的重点关注对象。当前常用的吸附、离子交换等处理方式仅能实现污染物转移，无法从根本上完成无害化降解，而传统零价铁还原技术则易出现钝化失活、二次污染等问题，工程应用受限。MoS₂作为一种新型环境友好材料，具备良好的本征还原潜力，在污染控制领域极具应用前景。但天然MoS₂存在电子传输缓慢、界面静电排斥等问题，还原反应效率偏低，其还原能力的释放机制尚不明确。

本研究聚焦MoS₂改性优化与电子传递机制，深入探究高效去除水中BrO₃^-的路径机制，为水环境含氧酸盐污染物治理提供新的理论参考与技术支撑。

研究简介

在痕量Fe³⁺介导条件下，块状MoS₂可有效突破界面静电排斥限制，通过Fe³⁺/Fe²⁺氧化还原循环实现向BrO₃^-的间接电子转移去除。通过对Fe³⁺浓度、MoS₂投加量及体系 pH 的多变量调控实验发现，该还原反应主要适配酸性水环境，且污染物去除效果可随Fe³⁺浓度、MoS₂投加量的提升进一步增强。为进一步提升材料还原性能，研究通过化学锂插层改性方式，制备出以 1T 相为主的MoS₂纳米材料（ce-MoS₂）。得益于1T相金属导电特性与纳米片边缘丰富的不饱和活性位点，ce-MoS₂摆脱铁离子依赖、具备自主还原能力，展现出远超块状MoS₂的反应效率。结合循环稳定性实验与系列微观表征分析证实，改性材料在重复使用后仍可稳定维持优异还原活性，进一步印证了该体系在酸性水处理场景下的应用潜力。

(1)左侧结果证实，Fe³⁺的引入能够有效激活块状MoS₂的还原性能；右侧实验表明，该反应在pH=3条件下去除效果最优，主要归因于不同 pH 环境下Fe³⁺存在形态的分布差异。

(2) 上图为二硫化钼的改性过程示意图；左下图直观证实ce-MoS₂具备优异的还原性能，可高效去除水中BrO₃^-；右侧结果表明，BrO₃^-还原产物仅为无毒Br^-，实现了污染物的彻底无害化转化。

图文摘要

综上，本研究聚焦MoS₂还原能力的释放机制，围绕BrO₃^-污染物的还原去除展开探究。研究厘清了铁介导间接还原与物相调控直接还原两种作用机制，为MoS₂基功能材料在水污染治理中的应用提供理论支撑。

研究团队

本论文通讯作者为曾华斌副教授，其他作者包括我院本科生纪添祺、连珲洹、博士生王鹏毅，研究生程月、储煜。该研究获得国家自然科学基金（No. 52400097、3502Z202472003）和厦门大学大学生创新创业训练计划项目（Project 2025Y1307）的联合资助。

论文来源及链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586626015327

文、图∣李俊杰

责任编辑∣曾华斌