双酚A（BPA）是工业应用中广泛使用的双酚类化合物[1],[2]。在水体、土壤、沉积物、大气颗粒物和食品包装中均检测到了BPA的存在，尤其是在工业废水和垃圾填埋场渗滤液中浓度较高[3],[4]。BPA被认为是一种持久性有机污染物，具有致畸性、免疫毒性和致癌性[5],[6]。BPA在水环境中的广泛存在表明需要开发清洁、高效的处理方法来有效管理水体中的BPA。
目前，已经研究了多种方法来去除废水中的BPA，包括高级氧化工艺（如光催化[7]、臭氧氧化[8]和电化学氧化[9]）、膜技术[10]、生物降解[11]以及吸附方法[12]。其中，吸附方法具有吸引力，因为它能够实现污染物的回收和再利用，而不仅仅是完全矿化和分解（AOPs和生物降解也能达到这一效果[13],[14],[15]。通常使用具有高孔隙率和大比表面积的碳基吸附剂来吸附BPA，其中活性炭因其低成本和易获得性而成为常用的吸附剂[16],[17]。然而，活性炭的结构缺乏亲水表面和含氧官能团[18]，导致其BPA吸附能力较差且不稳定[16]，这限制了其大规模应用。
氮掺杂是一种常见的碳基吸附剂改性方法，可以通过增加电子密度和引入活性位点来提高吸附容量和吸附速率[19],[20]。Wang等人[22]报道了一种用于BPA吸附的氮掺杂多孔碳基材料（HENDC）。与未掺氮的MNDC相比，HENDC将BPA的吸附时间缩短至10分钟，其理论吸附容量从462.5 mg·g?1提高至870.1 mg·g?1。Liu等人[23]利用玉米芯废弃物制备了氮掺杂生物炭用于BPA吸附，结果表明氮掺杂促进了生物炭内部微孔的形成。在800°C下制备的生物炭和氮掺杂生物炭的BPA吸附容量分别为192.38 mg·g?1和327.86 mg·g?1，表明氮掺杂是改善碳基材料吸附性能的有效方法。然而，传统的氮掺杂过程往往涉及使用有害的氮前体（如NH?、三聚氰胺）[24],[25]，或苛刻的活化/蚀刻条件（如HF、NaOH和KOH）来获得所需的孔隙率和功能性[26],[27]，这些复杂性给大规模和环境友好的生产带来了挑战。因此，开发一种简单、环保的策略来合成高性能氮掺杂碳吸附剂对于BPA的去除非常必要。
金属有机框架（MOFs）具有可调的孔结构和高的比表面积，适用于吸附和去除气体[28]、重金属[29]和有机污染物[30]。沸石咪唑框架（ZIFs）继承了MOFs的优点，如大的孔体积和高比表面积。在ZIFs中，ZIF-8具有优异的热稳定性和化学稳定性[31]。然而，一旦溶解在水中，ZIF-8纳米颗粒难以作为吸附剂分离，这限制了吸附剂的再生和再利用[32],[33]。因此，将ZIF-8热解为碳基吸附剂是一种提高其环境适用性的有效方法[34]。ZIF-8中的咪唑配体含有丰富的氮源，通过热解可以去除材料中的锌，从而生成氮掺杂碳[35]。此外，碳基材料通常亲水性较差，难以在水中均匀分散。先前的研究表明，铁掺杂可以显著提高碳基材料的亲水性。Guo等人[36]提出Fe-N键（Fe-N?配位结构）比纯碳材料具有更高的极性。Wurzer等人[37]发现，在制备过程中，铁物种可以作为催化剂促进碳骨架的部分氧化，从而在材料表面生成更多的亲水性含氧官能团。此外，在高温热解过程中，铁参与碳骨架的重排，促进局部有序碳结构的形成[38],[39]。因此，铁改性是一种设计亲水性、高性能碳基功能材料的有效策略。
在本研究中，我们利用ZIF-8作为前体通过直接热解法制备了氮掺杂碳（N-C）材料。随后制备了铁改性的N-C材料（Fe-N-C），用于快速高效地去除水中的BPA，并优化了其制备条件。采用了一系列表征技术来明确Fe-N-C的表面形态和结构组成。接着通过吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学研究了Fe-N-C对BPA的吸附性能，并探讨了其对BPA的吸附选择性。基于Fe-N-C在吸附BPA前后的表征结果以及密度泛函理论（DFT）计算，揭示了其吸附机制。此外，为了评估其实际应用潜力，还研究了Fe-N-C在不同pH值下以及在无机离子和其他有机污染物存在下的BPA吸附选择性。
