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本发明公开了一种碳掺杂纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用;所述碳掺杂纳米零价铁复合材料是利用马尾松叶提取液还原铁盐获得有机质包裹纳米铁,而后经碳热还原法制备而来;此复合材料具有结构稳定、吸附性能优良、吸附效率高、可循环回收、抗氧化能力强等优点;本发明所述制备方法采用植物生物质合成碳掺杂纳米零价铁复合材料,避免了使用化学试剂合成纳米零价铁所带来的环境和经济问题,无需添加任何化学还原剂,操作方法简便,适用于产业化;本发明所述碳掺杂纳米零价铁复合材料能够高效去除水体中的铅和锌污染,在重金属废水处理中具有良好的应用前景,为资源回收和污染控制提供双重环境效益。