地下水中硝酸盐（NO₃⁻）污染是全球性环境问题。纳米零价铁（nZVI）能将NO₃⁻还原，但其反应速率受限于表面钝化，且产物选择性差，往往将NO₃⁻主要还原为氨氮（NH₄⁺），造成二次污染。在nZVI中引入第二种金属镍（Ni）形成双金属体系，可以利用Ni优异的催化加氢能力，将nZVI腐蚀产生的活性氢更高效地用于NO₃⁻的加氢还原，同时提高对N₂的选择性。然而，即便是双金属体系，仍会有部分NH₄⁺作为副产物释放。为此，本研究选用具有优异NH₄⁺吸附能力和发达孔隙结构的KOH碱改性芦苇生物炭作为载体。
KOH活化极大地增加了芦苇生物炭的比表面积（从原始的约50m²/g提升至1200m²/g）和孔容，并在其表面引入了大量-OH和-COOH等活性官能团。通过分步浸渍-液相还原法，在改性生物炭上原位合成了高度分散、紧密接触的Fe⁰-Ni双金属纳米颗粒（粒径约20-50nm）。在处理含NO₃⁻-N（50mg/L）的模拟地下水的连续流柱实验中，BC@Fe⁰-Ni填充柱在长达90天的运行中，出水NO₃⁻-N浓度始终低于2mg/L（达标），出水中几乎检测不到NH₄⁺和NO₂⁻，N₂选择性高达88%以上。
这归功于Ni对加氢还原和N₂选择性的催化增强，以及改性生物炭对微量逃逸NH₄⁺的即时离子交换吸附。X射线光电子能谱分析证实，NH₄⁺确实被吸附到了生物炭表面的含氧官能团上。反应后材料的X射线衍射和透射电镜分析显示，Fe⁰-Ni颗粒的核心仍保持金属态，表面形成了薄层铁镍氧化物/氢氧化物钝化膜。生物炭的碱性表面（pH约9.5）有效缓冲了NO₃⁻还原过程中产生的H⁺，维持了反应体系的近中性pH。
该研究通过“碱改性载体吸附+双金属催化”的巧妙设计，同时解决了nZVI还原硝酸盐长期存在的反应活性低、易钝化和氨氮二次污染三大核心难题。芦苇作为广泛分布的湿地植物，其资源化利用也符合循环经济理念。该复合材料为地下水硝酸盐的原位修复和异位处理提供了一种高效、长效、无二次污染的功能材料。
