[發明專利]制備聚乙二醇穩定修飾的Fe-Ni納米顆粒的方法及其在脫氯方面的應用

在審

• 申請號: 202110272835.2
• 申請日: 2021-03-14
• 公開（公告）號: CN113182527A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 蘇宏建;司慧敏;郭學輝;黃仁亮;郭彬;車明達;傅大慶;蘇榮欣
• 申請（專利權）人: 河北華勘資環勘測有限公司;天津大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B22F1/02;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/70;C02F101/36
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

本發明公開一種制備聚乙二醇穩定修飾的Fe?Ni納米顆粒的方法及其在水體脫氯方面的應用，該方法包括：1)在惰性氣體保護下，將可溶性鐵鹽溶解于聚乙二醇水溶液中，得到混合液；2)在持續惰性氣體保護下，將硼氫化鉀水溶液加入上述混合液中進行反應，得到聚乙二醇穩定的納米級零價鐵顆粒；3)配制氯化鎳水溶液；將步驟2)得到的納米級零價鐵顆粒用超純水與無水乙醇充分洗滌后，再次超聲分散于無水乙醇中，通入氬氣除氧后，在有氬氣保護的氛圍中滴加所述氯化鎳水溶液，充分反應后得到聚乙二醇穩定的Fe?Ni納米顆粒。該方法制得的Fe?Ni納米顆粒粒徑小且均一、脫氯活性較高。

技術領域

本發明所涉及納米物質制備領域，特別是涉及一種制備聚乙二醇穩定修飾的Fe-Ni納米顆粒的方法及其在脫氯方面的應用。

背景技術

氯代烴主要來源于化工過程，作為一種重要的化工試劑，氯代烴廣泛用于溶劑、萃取劑、冷凍液和粘合劑。由于儲存、運輸等環節的疏漏易造成泄漏。目前，氯代烴普遍存在于環境之中，是一類性質活潑、種類多樣的環境污染物。氯代烴極易在生物體內富集，造成致癌、致畸、致突變的“三致效應”，并且可在水體中穩定長久存在，難以被自然生物降解，因此氯代烴對環境與生物的健康與安全造成極大的威脅。

零價金屬應用于有害氯代烴還原脫氯的研究已持續30余年。其中，零價鐵由于催化效率高、經濟可行性好已被廣泛用于去除水和土壤中的重金屬、硝基苯和有機氯化物等污染物。納米零價鐵由于比零價鐵具有更高的比表面積和更高的反應活性，20世紀90年代后期開始，納米零價鐵在去除多氯聯苯、重金屬、硝酸鹽、鹵代烴等眾多污染物研究中受到越來越多的關注。

但是，未經改性的納米零價鐵存在以下缺陷：

1)納米零價鐵粒徑小，表面能高，易團聚；

2)納米零價鐵具有磁性，加劇粒子團聚；

3)納米零價鐵易被氧化，表面形成致密氧化膜降低其反應活性。

穩定劑修飾及雙金屬催化是常見的改性納米零價鐵的方法。然而常見的穩定劑(如羧甲基纖維素)在堿性條件下不能有效穩定納米零價鐵，氧化產生的鐵離子形成沉淀物沉積在納米顆粒表面，降低了其活性。

發明內容

針對以上納米零價鐵存在的缺陷，本發明的一個目的是提供一種制備聚乙二醇修飾的Fe-Ni納米顆粒的方法，該方法制備的Fe-Ni納米顆粒粒徑小、粒徑均一且活性較高。

本發明的另一目的是提供一種上述方法制備的Fe-Ni納米顆粒在氯代烴脫氯方面的應用。

為此，本發明的技術方案如下：

一種制備聚乙二醇穩定修飾的Fe-Ni納米顆粒的方法，包括以下步驟：

1)在惰性氣體保護下，將可溶性鐵鹽溶解于聚乙二醇水溶液中，得到混合液，其中所述聚乙二醇與可溶性鐵鹽的摩爾比為(0.3～18):100；

2)在持續惰性氣體保護氛圍下，將硼氫化鉀水溶液加入上述混合液中進行反應，所述硼氫化鉀與可溶性鐵鹽的摩爾比為(2～8):1，反應得到聚乙二醇穩定的納米級零價鐵顆粒；

3)配制氯化鎳水溶液；將步驟2)得到的納米級零價鐵顆粒用超純水與無水乙醇充分洗滌后，再次超聲分散于無水乙醇中，通入氬氣除氧后，在有氬氣保護的氛圍中滴加所述氯化鎳水溶液，充分反應后得到聚乙二醇穩定的Fe-Ni納米顆粒；

其中，步驟3)所得零價鎳與步驟2)所得零價鐵的質量比為(1.5～8):100；

上述步驟1)-3)中的水溶液均為超純水溶液。

優選的是，上述步驟1)中，將所述可溶性鐵鹽和聚乙二醇溶解于無水乙醇與超純水的混合體系中，得到混合液，其中，無水乙醇與超純水的體積比為1:(2-10)。使用無水乙醇能夠抑制納米零價鐵的溶解，減少其損耗。