[发明专利]基于原花青素稳定的铁钯纳米颗粒的制备方法及其在有机氯化物脱氯中的应用

说明书

本发明公开了一种基于原花青素稳定的Fe/Pd纳米颗粒的制备方法，包括：1)在惰性气体条件下，将碱金属的硼氢化物的水溶液加入到可溶性铁盐‑原花青素的水溶液中，反应生成原花青素稳定的纳米级零价铁颗粒；2)向步骤1的含有纳米级零价铁颗粒的溶液中加入可溶性钯盐水溶液，经充分反应生成制得原花青素稳定的双金属Fe/Pd纳米颗粒。该方法制备的双金属Fe/Pd纳米颗粒能维持零价铁纳米材料的高反应活性，有效克服了单一Fe/Pd纳米颗粒易团聚、易氧化等问题，使脱氯效率比未使用原花青素的脱氯系统提高了20倍以上，且其在碱性条件下也表现出很高的脱氯性能。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，具体而言，涉及一种原花青素稳定的铁钯(Fe/Pd)纳米颗粒制备方法及其在有机氯化物脱氯中的应用。

背景技术

有机氯化物是持续性有机污染物(POPs)的一种，其具有非常强烈的毒性、致癌性、抗生物降解性和生物富集性等特点，是国际公认的有害环境污染物。由于POPs具有半挥发性，因此他们在大气中长距离迁移，造成它们在全球范围内广泛的扩散分布，甚至在极地地区和公海区域都有存在。尽管POPs的生产、使用和排放都在稳定的减少，但是受污染的土壤和水体等环境体会成为新的污染物释放源头，释放之前积存的污染物，继续对环境和人类产生危害。因此，消除、降解受污染的土壤和地下水中POPs有着非常迫切的需求。

零价铁材料被广泛用于地下水、污水和土壤中有机氯化物、硝基苯类化合物和重金属的处治，尤其是降解各种POPs。负载了Pd、Ni和Pt等金属的合金纳米铁材料相对于单独的零价铁纳米材料有更高的脱氯活性，但是Fe/Pd与水反应产生的铁离子极易形成铁氧化物，在纳米铁表面发生沉积，从而大大抑制铁纳米颗粒的反应活性，造成脱氯效率的下降。实际情况下污水多为强碱性，给予降解造成极大困难。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的是提供一种基于原花青素稳定的Fe/Pd纳米颗粒的制备方法，该方法制备的双金属Fe/Pd纳米颗粒不易团聚和氧化。

本发明的另一个目的在于提供上述Fe/Pd纳米颗粒在有机氯化物脱氯中的应用，尤其是在碱性污水中对有机氯化物脱氯的应用。

为此，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于原花青素稳定的Fe/Pd纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

1)在惰性气体条件下，将碱金属的硼氢化物的水溶液加入到可溶性铁盐-原花青素的水溶液中，反应生成原花青素稳定的纳米级零价铁颗粒；

2)向步骤1的含有纳米级零价铁颗粒的溶液中加入可溶性钯盐水溶液，经充分反应生成制得原花青素稳定的双金属Fe/Pd纳米颗粒。

上述的步骤1)中，所述碱金属的硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠。它们具有还原性强的效果，更好的还原零价铁和钯颗粒。

上述的步骤1)中，所述可溶性铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁中的一种或其中任意比例的两种或三种；步骤2)中，所述钯盐为氯亚钯酸钾。这些原料具有易得，可溶性好的优点，且能够更有效的还原为相应的纳米级零价铁和钯颗粒。

上述的步骤1)中，所述原花青素与可溶性铁盐的摩尔比为(1～20):100。

步骤1)中，所述碱金属的硼氢化物与可溶性铁盐的摩尔比为(2～10):1。

优选的是，步骤2)中，所述可溶性钯盐与步骤1)中所述的可溶性铁盐的质量比为1:(50～2000)，采用此摩尔比的目的在于，以纳米级零价铁作为主体部分，实现Pd/Fe的有效复合。

优选的是，步骤1)和步骤2)的反应温度均为15～40℃。优选的反应温度为20-35℃，最优选的反应温度为30-35℃。

上述制备方法制得的原花青素稳定的双金属Fe/Pd纳米颗粒在有机氯化物脱氯中的应用，其中所述有机氯化物为对氯苯酚、三氯酚、三氯乙烯。