[发明专利]核壳结构铁铜双金属材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种核壳结构铁铜双金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将纳米铜颗粒分散液与亚铁离子溶液混合，加入还原剂进行还原反应，得到纳米铜颗粒表面包覆有纳米零价铁的材料；

S2、将步骤S1中的纳米铜表面包覆有纳米零价铁的材料进行老化处理，得到核壳结构铁铜双金属材料；

所述核壳结构铁铜双金属材料包括纳米铜颗粒；所述纳米铜颗粒表面依次包覆有纳米零价铁层和氧化铁层形成核壳结构。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米铜颗粒分散液、亚铁离子溶液、还原剂的体积比为50∶3∶1；所述亚铁离子溶液为硫酸亚铁溶液；所述亚铁离子溶液中Fe²⁺的浓度为20.0g/L～30.0g/L；所述还原剂为硼氢化钠溶液；所述还原剂的浓度为75g/L～85g/L；所述还原剂的加入速率为0.5mL/min～2mL/min；所述还原反应的时间为10min～20min；

和/或，步骤S2中，所述老化处理的时间为1h～4h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述纳米铜颗粒分散液的制备方法包括以下步骤：

（1）往铜离子溶液中通入惰性气体，去除溶液中的溶解氧；

（2）在惰性气体保护下将还原剂添加到步骤（1）去除溶解氧后的铜离子溶液中，搅拌，直至出现黑色颗粒，停止加入还原剂，得到纳米铜颗粒分散液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述惰性气体持续通入30min以上；所述惰性气体为氮气或氩气；所述铜离子溶液由含铜化合物溶于分散剂中制备得到；所述含铜化合物与分散剂的质量体积比为0.183g～1.83g∶500mL；所述含铜化合物为氯化铜、五水硫酸铜；所述分散剂为柠檬酸三钠溶液；所述分散剂的浓度为15.0mmol/L～20.0 mmol/L；

和/或，步骤（2）中，所述惰性气体为氮气或氩气；所述还原剂为硼氢化钠溶液；所述还原剂的浓度为75g/L～85g/L；所述还原剂的添加速率为0.5mL/min～2mL/min；所述搅拌的转速为300rpm～500rpm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述核壳结构铁铜双金属材料中铜与铁的质量比为0.1～1∶2；所述核壳结构铁铜双金属材料的粒径为30nm～40nm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述核壳结构铁铜双金属材料中铜与铁的质量比为1～3∶10。

7.一种如权利要求1所述的制备方法制得的核壳结构铁铜双金属材料在处理含砷废水中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将核壳结构铁铜双金属材料与含砷废水混合进行振荡吸附，完成对含砷废水的处理；所述核壳结构铁铜双金属材料的添加量为每升含砷废水中添加核壳结构铁铜双金属材料50mg～200mg。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述含砷废水中三价砷的初始浓度为3mg/L～6.7mg/L；

和/或，所述含砷废水的pH值为3～9；

和/或，所述振荡吸附的温度为25℃～30℃；所述振荡吸附的转速为180rpm～200rpm；所述振荡吸附的时间为20min～60min。