纳米材料的表面效应和界面效应使其能够显著促进表界面的化学过程，特别是表面物理/化学吸附过程，在水处理等方面具有广阔的应用前景。

本课题组针对水中重金属离子，致力于合成具有丰富孔道和特殊结构的纳米结构材料，探索具有大比表面积、丰富表面基团和高吸附容量的无机纳米结构材料的合成与性能，研究重金属离子吸附机理；针对饮用水中重金属离子低和难以去除特点，结合纳米材料吸附优势，探索纳米复合吸附材料程序化组装方法和规模化制备及实际应用。 

课题组先后发展了以廉价原料和绿色溶剂制备得到了包括花状氧化铁、空心氧化铈球、海胆状羟基氧化铁、碱式碳酸铝等多种纳米结构金属氧化物材料。这些材料在水中重金属离子吸附方面表现出优异的性能；揭示了纳米结构材料吸附重金属离子机理。除静电吸引力外，离子交换对吸附起重要作用。针对重金属阴离子，除纳米结构材料表面羟基可与其发生交换外，发现并证实了表面碳酸根可与其发生离子交换；针对重金属阳离子，纳米结构材料表面轻质离子（如镁离子、锌离子等）可与其交换。上述吸附机理可为设计和制备更高吸附能力的纳米材料提供实验证据和理论指导。 

制备多种纳米吸附材料形貌图及重金属离子吸附机理小结