铬（Cr）盐是重要的工业原料，广泛应用于冶金、冶炼、电镀、皮革鞣制等领域（Gkika等人，2025年；Lawrence & Vishnu，2025年；Xia等人，2025年）。产品制造过程中会产生大量含铬废水，这对水环境和人类健康构成潜在威胁（Zha等人，2024年）。研究表明，铬的毒性与其价态密切相关（Zhu等人，2025年）。其中，三价铬（Cr(III)）作为生物代谢所需的微量元素，毒性较低。在自然界中，Cr(III)以沉淀物形式存在，其迁移性较差，因此自毒性较低。相比之下，六价铬（Cr(VI)以可溶性的HCrO4−和Cr2O72−形式存在，在水环境中具有高迁移性，即使在低浓度下也具有急性毒性和致癌性（Xu等人，2025年）。文献记载Cr(VI)的毒性约为Cr(III)的100倍（He等人，2025年）。世界卫生组织规定饮用水中Cr(VI)的限值为0.05 mg/L。因此，开发高效的Cr(VI)解毒技术对于降低其生态风险至关重要。
目前，已经采用了多种处理含Cr(VI)废水的技术，如吸附、化学还原、离子交换、微生物法和电化学方法等（Niu等人，2025年；Wu等人，2024年；Xie等人，2019年；Xin等人，2025年；Zou等人，2025年）。然而，每种方法都有其固有的缺点。例如，吸附和离子交换方法简单有效，但污染物仅从水转移到固液界面，并未真正消除环境风险；达到饱和状态后需要再生吸附剂或离子交换剂。化学还原方法需要消耗大量化学试剂，产生的污泥需要二次处理，进一步增加了实际处理成本。相比之下，微生物法具有成本效益，但由于微生物易受毒害而难以培养。铁碳微电化学（IC-ME）在处理含Cr(VI)废水方面显示出良好的前景，因其具有环保和高效率的特点（Wang等人，2025a）。
通常，当零价铁（ZVI）与碳材料混合时，会形成许多微型原电池，由于它们之间的电位差，会发生自发的电偶腐蚀（Wang等人，2025c）。具体来说，ZVI作为阳极失去电子并释放Fe(II)到溶液中，而碳材料作为阴极接受电子并将其转移给质子、氧气和污染物。因此会产生多种活性物质，如H2O2和活性氢（[H]）（Ren等人，2018年），从而引发一系列氧化还原反应。值得注意的是，IC-ME过程大多在酸性条件下进行。然而，随着H+的不断消耗，溶液的pH值升高会导致含铁污泥的产生，这会覆盖ZVI表面并抑制ZVI与碳材料之间的电子转移（Liu等人，2021年）。
为了解决上述问题，提出了许多可行的策略，特别是构建铁碳（IC）复合材料，其中阳极ZVI与阴极碳之间的充分接触可以确保有效的电子转移。将ZVI负载到多孔载体上是构建IC复合材料的最直接方法（Zuo等人，2025年）。然而，由于ZVI的磁性，它倾向于聚集成链状结构，导致比表面积减小和ZVI与碳之间的接触不足，从而限制了质量传递和电子转移，降低了其对污染物的去除能力。另一方面，基于铁的金属有机框架（Fe-MOFs）可作为IC复合材料的良好前体，因其具有较大的比表面积、明确的多孔结构和均匀分布的Fe位点（Lv等人，2021年）。在碳热还原过程中，Fe(III)的金属节点可转化为ZVI，有机配体可转化为石墨化碳物种，形成无数的IC纳米反应器（Liu等人，2022年）。然而，目前关于MOFs衍生IC复合材料的研究主要集中在将IC-ME与Fenton过程结合以强化难降解有机污染物的分解（Du等人，2020年；He等人，2019年；Xiong等人，2022年），对其去除Cr(VI)的还原性能研究较少。此外，Fe-MOFs的合成通常在高温高压条件下通过高压釜进行（Pan等人，2025年；Wang等人，2025b），不利于其大规模生产。
本文成功开发了一种在常温条件下进行的简单搅拌方法来合成Fe-MOFs，并系统地表征了Fe-MOFs向IC复合材料（Fe@C）的转化过程，包括其晶体结构、外观形态和表面官能团的变化。通过优化操作参数（反应时间、初始pH值、电解质浓度、催化剂用量和环境基质），系统评估了Fe@C去除Cr(VI)的还原能力。同时，详细分析了溶液中总铁和Fe(II)浓度随反应时间的变化。进行了捕获实验以确定负责Cr(VI)还原的主要反应物种。为了明确其去除途径，通过XPS和离子溅射分析了不同深度处的金属成分变化。最终揭示了Fe-MOFs衍生的Fe@C去除Cr(VI)的机制。
