本项目属于环境科学与技术领域的应用基础研究。本项目围绕新型环境功能材料与污染物的多重作用关系与削减机理，吴平霄等研究者从当前所面临的环境污染问题为出发点，通过引入与运用多种表面分析新方法、新技术，探索新型环境功能材料的制备、改性、性能优化及其与微结构变化之间的关系，并将新型环境功能材料成功地应用于环境污染物的削减。在新型环境功能材料与污染物的多重作用关系及其削减机理研究前沿领域取得了一系列重要的创新性成果。
（一）基于粘土矿物廉价超强吸附材料制备及对重金属环境污染物的吸附削减机理研究，发现：（1）粘土矿物的端面断键和柱撑粘土层间域中的聚羟基离子对重金属离子的吸附配位；（2）部分重金属离子可进入柱撑粘土矿物层间域的Keggin结构和八面体片中；（3）聚羟基离子对重金属离子的迁移形成空间位阻，阻碍其脱附；（4）随着界面反应体系pH升高，层间域中的界面反应模式存在由配位模式向表面沉淀模式转变的趋势。因此柱撑蒙脱石对重金属离子的吸附量、吸附富集系数相对于未改性蒙脱石提高2-3倍，可用于突发污染事故的吸附材料；
（二）具有可见光催化活性的粘土矿物光催化复合材料研制及光催化降解机理研究。根据现有光催化材料自身存在的缺陷及各种粘土矿物性能上的优势，研发出一系列可见光催化活性较高的粘土矿物光催化复合材料，利用谱学手段从体相微结构和表面功能基局域化学环境的角度，分析粘土矿物光催化复合材料的结构特征，发现二氧化钛/阴离子粘土复合材料通过重构作用会形成相互交联的纳米片结构，大幅提高催化剂对憎水性难降解有机污染物的锁定、降解作用。通过一系列的谱学分析，阐释了聚羟基铁、铁铝、稀土金属掺杂铁铝和二氧化钛粘土矿物复合材料的光催化反应活性位点，并推断出粘土矿物光催化复合材料去除各种有机污染物的反应机理及反应路径。实现了粘土矿物光催化复合材料高效削减环境中的持久性毒害有机污染物；
（三）新型零价铁功能材料与污染物的多重作用关系与削减机理的研究中，一方面采用零价铁、黄铁矿、生物炭/零价铁等活性材料构建了兼具优良活化性能和长效稳定性的非均相过硫酸盐活化体系，提高过硫酸盐体系氧化性能并发现了非自由活化过硫酸盐的新机制，获得具有非自由基活化过硫酸盐的功能材料，将过硫酸盐的利用率提高一倍，显著降低了成本，同时为选择性氧化含氯有机污染物提供了途径；另一方面构建了零价铁与厌氧微生物协同体系修复硝基苯污染地下水，发现零价铁不仅作为一个供氢源,为微生物提供电子供体用于对污染物的生物转化，而且微生物能够促使零价铁在腐蚀的过程中生成更多的含二价铁离子的活性矿物。同时提出协同体系对污染物的削减机理包括化学还原作用、生物还原作用和吸附/共沉淀去除这三种机制。
（四）在微生物燃料电池协同削减污染物并产能的研究中，突破了阳极碳材料生物亲和性差的瓶颈，使用酸洗和乙二胺处理两种方法进行改性，建立了碳材料表面改性改善生物亲合性和微生物膜形成的方法，缩短了微生物燃料电池的启动时间，获得了高效氧还原的电催化剂，有效提高了生物电化学系统去除有机污染物的效率和性能，大大降低了系统构建成本。

    这些研究成果在《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》、《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》、《BIORESOURCE TECHNOLOGY》、《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》、《CHEMOSPHERE》等刊物上发表SCI论文61篇，其中影响因子IF3.0以上36篇；学术论文和研究成果得到国内外同行的好评和认可，SCI总引用1285次，其中他引1055次。获得国家发明专利授权15项。