[發明專利]一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 202010200466.1
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111266572B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 屈敏;陳輝霞;王興潤;黃濤;李書鵬;徐紅彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/24;C02F1/00;C02F101/22
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料、其制備方法及用途。所述復合材料包括鐵銅雙金屬及負載在所述鐵銅雙金屬表面的硫化亞鐵，所述鐵銅雙金屬中的銅負載在鐵表面。所述復合材料具有較高的活性和反應選擇性，可用于含鉻污水處理、鉻污染地下水修復等領域。所述制備方法包括：將銅鹽溶液與鐵粉進行一次混合，然后與堿金屬硫化鹽溶液進行二次混合，得到所述的鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料。所述制備方法回收了銅離子與鐵粉置換過程產生的Fe²⁺，具有步驟簡單、經濟有效的優點。

技術領域

本發明涉及環境修復技術領域，具體涉及一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料、其制備方法及用途。

背景技術

水環境的污染問題是主要的環境問題之一，零價鐵作為一種不會產生二次污染物，且對多種污染物有去除效果的環境友好型材料，越來越多的研究者將零價鐵應用于水處理，但目前還存在的主要問題是零價鐵表面容易鈍化，從而降低反應活性。為了增加零價鐵的活性，研究者們提出對許多對策，如酸洗零價鐵、納米零價鐵、雙金屬等。

CN108249524A公開了一種零價鐵-鐵銅微電解填料及其制備方法，其制備方法主要包括：(1)在零價鐵表面鍍一層致密的銅制備鐵銅雙金屬；(2)清洗與干燥；(3)混合得到填料；該專利中的材料利用鐵銅微電解提高了零價鐵的活性，增加了零價鐵的利用效率，但該材料還存在鈍化層形成過快，零價鐵的反應選擇性降低。

CN105195758A公開了一種納米零價鐵銅雙金屬顆粒的制備方法及用途。所述制備方法包括以下步驟：將鐵鹽和銅鹽按摩爾比為3～10:1加入三口燒瓶；取50mL～100mL的乙醇溶液加入三口燒瓶，20℃～60℃水浴攪拌10～30min；將硼氫化鹽溶液加入三口燒瓶中，攪拌10～40min后，抽濾得到沉淀物；將沉淀物分別用無水乙醇和丙酮清洗后抽濾，放入真空干燥箱25℃～80℃條件下干燥1h～24h，得到納米零價鐵銅雙金屬顆粒。該發明得到的納米材料活性很高，應用時容易與水直接反應，導致材料失活。

但隨著研究的深入，研究者們發現：在水環境體系中，零價鐵并非一種直接的還原劑，零價鐵氧化生成的Fe²⁺起到關鍵的還原作用。近幾年來，硫化亞鐵本身具有還原性，是自然界中常見的黃鐵礦的前驅體，環境友好的硫化亞鐵逐漸成為研究熱點。

CN106536097A公開了一種鐵-硫化亞鐵復合體的制備方法，所述方法為：質量比為1:5～60的單質硫粉和硫化鐵粉或者質量比為1:5～60的硫鐵礦粉和微米級鐵粉混合得到混合原料，混合原料置于球磨機的球磨罐內，球磨罐內裝有研磨介質，球磨罐內為真空環境或惰性氣體氣氛，開啟球磨機，研磨速度400～4000rpm，研磨2～30小時，研磨后分離研磨介質與產品，制得粒徑在10μm以下的鐵-硫化亞鐵復合體。該發明中制備的鐵-硫化亞鐵復合體雖然提高了零價鐵的電子選擇性，但零價鐵的利用率比較低。

基于現有技術的研究，如何開發一種鐵銅雙金屬復合材料，提高零價鐵的反應活性和材料的選擇性，同時縮短制備工藝流程，提高原料的利用率，成為目前亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供了一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料、其制備方法及用途。所述復合材料中，通過形成銅鐵微小原電池提高了零價鐵的反應活性，又通過在鐵銅雙金屬表面負載硫化亞鐵提高材料的反應選擇性；所述制備方法工藝簡單，經濟有效，在含鉻污水處理和地下水修復等方面有良好的應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種鐵銅雙金屬負載硫化亞鐵復合材料，所述復合材料包括鐵銅雙金屬及負載在所述鐵銅雙金屬表面的硫化亞鐵，所述鐵銅雙金屬中的銅負載在鐵表面并部分覆蓋鐵表面。

本發明中，所述“銅鐵雙金屬”是指銅單質和鐵單質形成的雙金屬。