二硫化镍(NiS2)是自然环境中一种黄铁矿型金属二硫化物,其在自然有氧水环境中能生成活性物种H2O2。截至目前,关于黄铁矿型金属二硫化物的研究主要集中酸性和中性条件下黄铁矿的氧化机制,而这些矿物在碱性水环境中生成H2O2的研究尚不多见,对碱性条件下形成的活性物种也不清楚。本研究将深入研究碱性水环境中NiS2表面活性物种生成H2O2的机制;继而研究环境中的HCO3-以及NiS2表面存在的多硫化物在碱性条件下对NiS2生成H2O2的影响机制。 研究发现,pH9.0条件下,NiS2与溶解氧反应能生成较多的H2O2和有效氧化As(III),电子自旋共振(ESR)测试和掩蔽剂实验排除了?OH和O2?-对生成H2O2及氧化As(III)的贡献,表明过氧物种(-OOH)是pH9.0条件下生成H2O2和氧化As(III)的活性物种。同时,我们利用二乙基对苯二胺硫酸盐进一步证实了NiS2表面的Ni-OOH活性物种大部分存在于NiS2的表面。此外,在pH9.0下加入HCO3-会明显促进NiS2生成H2O2和氧化As(III)。借助电化学测试分析和傅里叶红外光谱,研究证实了HCO3-与NiS2生成了羧酸基络合物[-Ni(II)SSNiHCO3+],从而促进了NiS2表面生成H2O2。 借助电化学方法、X射线光电子能谱和拉曼光谱分析,我们进一步发现,NiS2表面以及经S(-II)处理后的NiS2表面生成了多硫化物(Sn2-)。旋转圆盘电极分析表明,NiS2表面的Sn2-有利于NiS2发生双电子转移反应还原O2生成H2O2。结合XPS表征和NiS2氧化动力学实验,我们发现,S(-II)处理促进了NiS2表面Sn2-的生成,该过程增加了NiS2表面的硫缺陷位点,从而促进了活性氧化物种H2O2的生成。本研究丰富了我们对于黄铁矿型金属二硫化物产生H2O2机制的理解,深入了我们对于矿物表面的多硫化物以及环境中HCO3-对过程中生成H2O2机制的认识,也为后续研究这类矿物氧化水环境污染物提供了新视角。