铁系氧化物广泛存在于土壤、矿物和水体沉积物等自然环境中,铁氧化物/水界面是地表环境中影响污染物环境行为的重要微界面之一,在影响污染物的环境行为方面发挥着重要的作用。由于铁的化学性质较为活泼,其在环境中存在多种二级矿物相,如磁赤铁矿(γ-α-Fe_2-x Al_x O₃),赤铁矿(α-α-Fe_2-x Al_x O₃),纤铁矿（γ-FeOOH）,针铁矿（α-FeOOH）,水合氧化铁（Fe5HO8·4H₂O）及磁铁矿（Fe₃O₄）等。铁氧化物的种类不同,结构各异,加之天然的铁氧化物很少以纯相形式存在,通常包含着多种金属杂质,如:铝、硅、锰等,致使其性质特别是界面性质存在很大差异。因此,研究不同环境下形成的铁氧化物的界面性质以及其对污染物的吸附、解吸和降解规律具有重要的理论意义和实际应用价值,所得结果不仅可以为客观评价铁系氧化物在环境自净化方面的作用提供理论和实验数据,而且还可以为开发铁氧化物在污水处理方面的应用提供有益参考。本课题组一直开展各种铁氧化物的液相合成及其在污水处理中应用的系列研究,基于之前的研究基础和上述分析,本论文分别选择赤铁矿(α-α-Fe_2-x Al_x O₃)和磁赤铁矿(γ-α-Fe_2-x Al_x O₃)构建研究体系,分别对其界面性质及在污水处理方面的应用进行研究,主要研究内容及成果包括:（1）通过共沉淀法制备系列不同掺铝量的α-α-Fe_2-x Al_x O₃,探究铝的掺杂对α-α-Fe_2-x Al_x O₃样品晶体结构、磁性及界面性能的影响,结果表明铝离子是通过同晶替代的方式进入α-α-Fe_2-x Al_x O₃的晶体结构中,粒子尺寸随铝含量的增加而减小,比表面积随铝含量的增加而增加。与纯相α-α-Fe_2-x Al_x O₃或α-Al₂O₃相比,掺铝α-α-Fe_2-x Al_x O₃样品不仅具有更好的吸附性能,且随着铝掺杂量的增加,吸附剂与污染物之间的结合力增大,表明其具有更强的锁定污染物的能力。（2）通过共沉淀（CP）和连续沉淀（SP）两种制备方法制备系列α-Fe_2-xAl_xO₃纳米微粒。重点探究相同掺铝量下不同制备方法对α-Fe_x（Al）_2-xO₃产物的结构、颗粒大小及吸附性能等性质的影响,结果表明连续沉淀法所得产物中铝离子同样是通过同晶替代的方式进入α-α-Fe_2-x Al_x O₃晶体中。共沉淀法制备产物表面具有更高的铝铁比,共沉淀法制备产物比连续沉淀法所得产物具有更小的尺寸和更大的比表面积。共沉淀法制备产物比连续沉淀法所得产物具有更好的吸附性能和更强的结合力。（3）通过亚铁离子氧化和煅烧法制得伐状γ-α-Fe_2-x Al_x O₃纳米微粒,以γ-α-Fe_2-x Al_x O₃为催化剂,AB 74为受试污染物,在可见光下探究其降解过程及降解机制,结果表明以γ-α-Fe_2-x Al_x O₃/H₂O₂/可见光构建的降解体系对有机染料AB 74具有较高的降解效率。100 mg/L的AB 74在γ-Fe₂O₃/H₂O₂/可见光体系作用下首先被氧化为酸性靛红,酸性靛红进一步被氧化为小分子的脂肪酸如甲酸,乙酸及丁二酸,还有一部分完全矿化为二氧化碳和其他小分子。循环实验6次后,γ-α-Fe_2-x Al_x O₃的重复利用率仍近乎为100%。（4）以（3）中所述方法制备的γ-α-Fe_2-x Al_x O₃纳米微粒为催化剂,以苯酚为受试污染物,探究γ-α-Fe_2-x Al_x O₃纳米微粒对苯酚的催化降解过程,结果表明苯酚在实验体系下被直接降解成二氧化碳,并未出现中间产物,完全矿化率可达82%。