[發明專利]基于原花青素穩定的鐵鈀納米顆粒的制備方法及其在有機氯化物脫氯中的應用

有效

• 申請號: 201810671231.3
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108821417B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 蘇榮欣;劉明月;車明達;黃仁亮;齊崴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F101/36
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 陳昌娟;田陽

本發明公開了一種基于原花青素穩定的Fe/Pd納米顆粒的制備方法，包括：1)在惰性氣體條件下，將堿金屬的硼氫化物的水溶液加入到可溶性鐵鹽?原花青素的水溶液中，反應生成原花青素穩定的納米級零價鐵顆粒；2)向步驟1的含有納米級零價鐵顆粒的溶液中加入可溶性鈀鹽水溶液，經充分反應生成制得原花青素穩定的雙金屬Fe/Pd納米顆粒。該方法制備的雙金屬Fe/Pd納米顆粒能維持零價鐵納米材料的高反應活性，有效克服了單一Fe/Pd納米顆粒易團聚、易氧化等問題，使脫氯效率比未使用原花青素的脫氯系統提高了20倍以上，且其在堿性條件下也表現出很高的脫氯性能。

技術領域

本發明涉及材料化學技術領域，具體而言，涉及一種原花青素穩定的鐵鈀(Fe/Pd)納米顆粒制備方法及其在有機氯化物脫氯中的應用。

背景技術

有機氯化物是持續性有機污染物(POPs)的一種，其具有非常強烈的毒性、致癌性、抗生物降解性和生物富集性等特點，是國際公認的有害環境污染物。由于POPs具有半揮發性，因此他們在大氣中長距離遷移，造成它們在全球范圍內廣泛的擴散分布，甚至在極地地區和公海區域都有存在。盡管POPs的生產、使用和排放都在穩定的減少，但是受污染的土壤和水體等環境體會成為新的污染物釋放源頭，釋放之前積存的污染物，繼續對環境和人類產生危害。因此，消除、降解受污染的土壤和地下水中POPs有著非常迫切的需求。

零價鐵材料被廣泛用于地下水、污水和土壤中有機氯化物、硝基苯類化合物和重金屬的處治，尤其是降解各種POPs。負載了Pd、Ni和Pt等金屬的合金納米鐵材料相對于單獨的零價鐵納米材料有更高的脫氯活性，但是Fe/Pd與水反應產生的鐵離子極易形成鐵氧化物，在納米鐵表面發生沉積，從而大大抑制鐵納米顆粒的反應活性，造成脫氯效率的下降。實際情況下污水多為強堿性，給予降解造成極大困難。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的一個目的是提供一種基于原花青素穩定的Fe/Pd納米顆粒的制備方法，該方法制備的雙金屬Fe/Pd納米顆粒不易團聚和氧化。

本發明的另一個目的在于提供上述Fe/Pd納米顆粒在有機氯化物脫氯中的應用，尤其是在堿性污水中對有機氯化物脫氯的應用。

為此，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于原花青素穩定的Fe/Pd納米顆粒的制備方法，包括以下步驟：

1)在惰性氣體條件下，將堿金屬的硼氫化物的水溶液加入到可溶性鐵鹽-原花青素的水溶液中，反應生成原花青素穩定的納米級零價鐵顆粒；

2)向步驟1的含有納米級零價鐵顆粒的溶液中加入可溶性鈀鹽水溶液，經充分反應生成制得原花青素穩定的雙金屬Fe/Pd納米顆粒。

上述的步驟1)中，所述堿金屬的硼氫化物為硼氫化鉀或硼氫化鈉。它們具有還原性強的效果，更好的還原零價鐵和鈀顆粒。

上述的步驟1)中，所述可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵、氯化亞鐵、氯化鐵中的一種或其中任意比例的兩種或三種；步驟2)中，所述鈀鹽為氯亞鈀酸鉀。這些原料具有易得，可溶性好的優點，且能夠更有效的還原為相應的納米級零價鐵和鈀顆粒。

上述的步驟1)中，所述原花青素與可溶性鐵鹽的摩爾比為(1～20):100。

步驟1)中，所述堿金屬的硼氫化物與可溶性鐵鹽的摩爾比為(2～10):1。

優選的是，步驟2)中，所述可溶性鈀鹽與步驟1)中所述的可溶性鐵鹽的質量比為1:(50～2000)，采用此摩爾比的目的在于，以納米級零價鐵作為主體部分，實現Pd/Fe的有效復合。

優選的是，步驟1)和步驟2)的反應溫度均為15～40℃。優選的反應溫度為20-35℃，最優選的反應溫度為30-35℃。

上述制備方法制得的原花青素穩定的雙金屬Fe/Pd納米顆粒在有機氯化物脫氯中的應用，其中所述有機氯化物為對氯苯酚、三氯酚、三氯乙烯。