卷期：《土壤》2023年第55卷第5期
铁(氢)氧化物普遍存在于陆地、水生环境和大气气溶胶中，其颗粒尺寸小、比表面积大、活性位点丰富、表面反应性强，在控制营养元素和污染物的形态、转化和归趋方面有重要作用。土壤中的铁(氢)氧化物极少以纯相存在，由于Al3+自然丰度高、与Fe3+ 性质相近，Al3+易替代铁(氢)氧化物晶格中的Fe3+发生铝同晶替代现象。铝同晶替代可改变铁(氢)氧化物结晶度、晶胞参数、颗粒尺寸、形貌、羟基位点类型和密度等性质，从而影响其表面电荷特性和反应活性。
铝同晶替代铁(氢)氧化物的相关研究已从多方面展开，早期研究主要集中在铝替代对铁(氢)氧化物晶体结构、磁性、溶解性等矿物性质的影响，近年来越来越关注其对界面反应过程，尤其是营养元素(如P)和污染物质(如As、Cr等)吸附行为的影响（图1）。然而，有关铝同晶替代影响铁(氢)氧化物性质的不同研究之间结果相差较大或结论相悖, 使结论不具普适性。此外，现有研究对铝同晶替代如何影响铁(氢)氧化物的界面过程及其机制缺乏解释或解释不全，难以准确理解和预测铁(氢)氧化物的环境行为。为此，本文综述了铝同晶替代对铁(氢)氧化物晶体结构（晶体学性质、矿相转化以及形貌和比表面积）、表面电荷（电荷密度、零电荷点）和界面过程（吸附容量、吸附形态）的影响, 比较、分析了不同研究结果异同点及原因，解析了铝同晶替代影响铁(氢)氧化物表面反应活性的机制。
基于综述分析，未来研究的方向和趋势包括但不限于以下几点：
1) 深入探究铝同晶替代铁(氢)氧化物的形成转化机制, 掌握其性质变化规律，构建铁(氢)氧化物铝替代量–结构–反应活性定量关系；
2) 借助同步辐射X射线吸收光谱、ATR-FTIR、原子力显微镜和基于自旋回波序列的NMR等高精度的结构和形态分析技术，结合化学形态模型、DFT等模拟计算方法，从定性到定量解析铝同晶替代铁(氢)氧化物不同晶面界面机制，探究铝同晶替代影响铁(氢)氧化物反应活性的主要机制，预测不同铝替代量铁(氢)氧化物界面行为及其环境条件变化响应，有助于准确评估不同风化土壤中元素的化学形态与有效性。
图1 Web of Science中铝同晶替代铁（氢）氧化物相关研究的关键词共现密度与网络可视化分析
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