[发明专利]多孔Fe3Co7@C纳米球及催化降解有机污染物的应用

说明书

本发明提供了一种制备石墨烯包裹的Fe₃Co₇合金(Fe₃Co₇@C)多孔纳米球的方法。通过在氮气气氛下煅烧掺杂型Fe‑Co普鲁士蓝类似物(Fe_yCo_1‑y‑Co PBA)可以制备得到Fe₃Co₇@C多孔纳米球。该Fe₃Co₇@C纳米球具有很好的稳定性，其零价铁和钴在石墨烯的包裹下十分稳定，在空气中可以长期保存。另外，该Fe₃Co₇@C纳米球可以作为芬顿、类芬顿反应催化剂，通过活化PMS、PS或者H₂O₂产生活性自由基物种降解污水中的有机污染物。

技术领域

本发明涉及利用一种多孔Fe₃Co₇@C多孔纳米球的制备方法，以及其在芬顿反应中催化降解有机污染物中的应用。

背景技术

近年来纳米零价铁(nZVI)在光催化、芬顿反应、重金属吸附、电化学等领域有着广泛的应用。制备nZVI的方法也有很多，包括硼氢化钠还原法、氢气还原法、以及氮气气氛焙烧等。但是制备得到的nZVI往往存在较差的稳定性，在空气气氛下极易被氧化生成惰性氧化膜。而大多数催化反应均发生在催化剂的表面，零价铁表层的惰性氧化膜则会大幅度降低其催化性能。因此，如何制备具有较高稳定性的纳米零价铁依旧存在着挑战。

铁钴合金纳米材料由于其存在双金属协同催化的效果，可以发挥更好的催化活性。但通过传统方法制备得到的铁钴合金存在比表面积小，颗粒大，易氧化等缺点。通过在纳米零价金属表面包裹一层碳材料则可以大幅度提高其稳定性。但是传统的制备方法存在着制备步骤繁琐等缺点，制备出来的材料具有碳包裹不均匀、分散性差等弊端。因此，开发新的合成方法制备稳定的碳包裹的铁钴合金纳米颗粒具有重要的意义。

铁和钴均为芬顿反应的主要活性物种，因此，将铁钴合金用于芬顿、类芬顿反应降解有机污染物对对环境净化有着重要的意义。

发明内容

本发明旨在开发一种新型的多孔Fe₃Co₇@C多孔纳米球，并开发其在芬顿催化领域的用途。

一种新型的多孔Fe₃Co₇@C纳米球的制备，其具体步骤为：

以Fe_yCo_1-y[Co(CN)₆]_0.67·nH₂O(Fe_yCo_1-y-Co PBAs)为前驱体，在氮气气氛下煅烧可得。

在氮气气氛下煅烧，其特征为：

煅烧温度为600-1000度，半小时以上,升温速率为1-10度/min。

将所制备的多孔Fe₃Co₇@C纳米球在H₂O₂、PS或者PMS存在下对污水中有机污染物降解，可以取得较好的降解效果。

本发明具有如下优点：

1)制备得到的多孔Fe₃Co₇@C纳米球具有较高的比表面积，因此在催化应用中可以表现出较高的活性。

2)该纳米笼同时具有很强的铁磁性，在水溶液催化反应后，可以方便的利用磁铁吸附回收再利用。

3)该制备方案简单易行。

4)制备得到的Fe₃Co₇@C在空气气氛可以稳定保存。

附图说明