[發(fā)明專利]一種納米零價(jià)鐵錳雙金屬及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010708163.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111804930B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖兵;盧濤;劉國(guó);劉靜;徐芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B22F1/054;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/70;C02F101/30
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米零價(jià)鐵錳雙金屬及其制備方法和應(yīng)用，以二價(jià)鐵鹽作為鐵源，以二價(jià)錳鹽作為錳源，通過(guò)兩步液相還原制備出納米零價(jià)鐵錳雙金屬。本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單、原料易得，對(duì)設(shè)備要求較低，過(guò)程簡(jiǎn)易、反應(yīng)條件可控性強(qiáng)，Mn的加入可有效提高納米零價(jià)鐵的分散性，防止其團(tuán)聚，同時(shí)減緩其鈍化作用，所制備的納米零價(jià)鐵錳雙金屬具有優(yōu)異的反應(yīng)活性。該方法制備的納米零價(jià)鐵錳雙金屬催化氧化還原能力強(qiáng)，對(duì)有機(jī)污染物具有較好的去除效果，同時(shí)在模擬地下水環(huán)境中具有良好的遷移分布特征及較好的降解能力，可應(yīng)用于地表水或地下水中有機(jī)污染物的降解去除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米零價(jià)鐵錳雙金屬及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，納米零價(jià)鐵在解決地表水或地下水中有機(jī)物污染表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，也是地下水污染原位化學(xué)氧化還原發(fā)展最廣泛、最完善的技術(shù)之一，被美國(guó)環(huán)保署列為地下水污染修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。納米零價(jià)鐵還原活性強(qiáng)，來(lái)源廣泛，不易造成二次污染，但零價(jià)鐵在應(yīng)用過(guò)程中，存在易團(tuán)聚、易氧化和鈍化及電子選擇性差等問(wèn)題。在對(duì)于零價(jià)鐵的改性方面已經(jīng)做過(guò)十分豐富的研究，且都頗有成效，其中采用雙金屬的摻雜，可以增加納米顆粒的反應(yīng)活性，并能提供良好的鈍化保護(hù)作用。但在研究過(guò)程中使用的一些貴金屬等金屬元素部分有毒且不環(huán)保，貴金屬更顯示不出經(jīng)濟(jì)價(jià)值的改善。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種納米零價(jià)鐵錳雙金屬及其制備方法和應(yīng)用，零價(jià)錳的加入可以使得納米零價(jià)鐵具有更好的分散性，改善納米顆粒的團(tuán)聚效應(yīng)；并且通過(guò)納米零價(jià)錳的加入，能使的體系中的氧化能力加強(qiáng)，讓雙金屬同時(shí)具備氧化和還原兩種催化能力，能更有利并高效地降解有機(jī)污染物；本發(fā)明利用鐵和錳的過(guò)渡金屬元素帶來(lái)的變價(jià)性質(zhì)，可以讓體系中鐵錳元素循環(huán)起來(lái)，提升雙金屬在使用過(guò)程中的利用效率。將納米零價(jià)Fe/Mn雙金屬?gòu)?fù)合材料應(yīng)用于模擬地下水環(huán)境中，可以發(fā)現(xiàn)雙金屬在介質(zhì)中的具有良好的遷移分布特征，并且對(duì)模擬地下水中的污染物有較好的去除效果，可應(yīng)用于地表水或地下水中有機(jī)污染物的降解去除。

具體技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供的納米零價(jià)鐵錳雙金屬的制備方法，主要有如下步驟：

一種納米零價(jià)鐵錳雙金屬的制備方法，以二價(jià)鐵鹽作為鐵源，以二價(jià)錳鹽作為錳源，通過(guò)兩步液相還原制備出納米零價(jià)鐵錳雙金屬。

具體的包括以下制備步驟：

將二價(jià)鐵鹽溶解于醇水體系中，然后把NaBH₄溶解于脫氧水中并使用滴管逐滴加入反應(yīng)容器中，反應(yīng)持續(xù)30min以保證鐵離子被還原成零價(jià)鐵；

然后加入二價(jià)錳鹽，使得Fe:Mn的質(zhì)量比為5～20:1，加入二價(jià)錳鹽后持續(xù)攪拌30分鐘以保證溶液完全混合，再將溶解于脫氧水中的NaBH₄逐滴加入反應(yīng)容器中，滴加結(jié)束后持續(xù)攪拌30min；

反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行機(jī)械攪拌，并通入N₂進(jìn)行反應(yīng)保護(hù)；

采用磁鐵對(duì)制備好的納米零價(jià)鐵錳雙金屬進(jìn)行固液分離，并使用無(wú)水乙醇和脫氧去離子水交替清洗數(shù)次；

把清洗后的納米零價(jià)鐵錳雙金屬放置于60℃的真空干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為4h；將干燥結(jié)束的納米零價(jià)鐵錳雙金屬粉末放置于研缽中進(jìn)行研磨并過(guò)200目篩，得到納米零價(jià)鐵錳雙金屬。將收集到的納米零價(jià)鐵轉(zhuǎn)移至棕色試劑瓶密封真空干燥保存。

進(jìn)一步的，所述的二價(jià)鐵鹽和二價(jià)錳鹽為硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽。

上述的制備方法制備所得的納米零價(jià)鐵錳雙金屬，用于地表水或地下水中的有機(jī)污染物的降解。

本發(fā)明提供的所述納米鐵錳雙金屬較單一的納米零價(jià)鐵和納米零價(jià)錳具有更優(yōu)異的催化性能。本發(fā)明在納米零價(jià)鐵的制備過(guò)程中加入二價(jià)錳鹽作為零價(jià)錳的來(lái)源，由于零價(jià)錳的摻入，可以從雙金屬的TEM圖像上看出，成功的增加了納米零價(jià)鐵的分散性，改善了納米金屬的團(tuán)聚效應(yīng)。