[发明专利]具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料，所述多孔Fe催化基体材料呈纳米片层结构，包括孔道和金属韧带，孔道和金属韧带相互嵌套，孔道之间相互贯通形成连续的多孔结构，其中，所述多孔Fe催化基体材料包含97‑99％的α‑Fe相。本发明还公开了一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料的制备方法。本发明的多孔Fe催化基体材料具有纳米片层结构及其内相互嵌套的孔道和金属韧带组成的双模式结构，增强了材料的分散性和比表面积，有效避免了纳米颗粒的团聚，并为降解反应提供了更多的附着点，加快了反应速度，且避免了负载存在的负载量低及纳米铁不能进入孔道而导致的反应效果差的问题。

技术领域

本发明涉及纳米多孔金属材料技术领域，具体而言涉及一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料及其制备方法。

背景技术

纳米零价铁因具有纳米尺寸、反应活性高、活性位点多以及无毒、廉价、易制备等特点，已在降解持久性污染物，如卤代有机物、农药、硝基芳香化合物等领域得到广泛关注。虽然纳米零价铁的活性更高，但是其在降解污染物的过程中存在易发生氧化，易发生团聚，且很难将其和被降解的溶液分离的问题，这些问题限制了纳米零价铁的实际应用。

将纳米零价铁负载在多孔材料上可以避免上述问题的发生，例如以碳、皂土、树脂、沸石或高岭石为载体，将纳米零价铁负载在这些载体上，通过这个方法可以使纳米零价铁材料不易团聚，更稳定，同时保持着纳米零价铁材料优异的还原性。但目前大多数负载纳米零价铁的吸附介质均存在铁负载量低、比表面积小、粒径不可控及分散不均匀等问题，从而影响了纳米零价铁对污染物的降解效率。

因此，需要一种纳米零价铁材料，既能够避免团聚问题，又可以避免因负载带来的负载量低及纳米铁颗粒不能进入孔道而导致的反应效果差的问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供了一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料，该材料具有纳米片层结构及其内相互嵌套的孔道和金属韧带组成的双模式结构，增强了材料的分散性和比表面积，有效避免了纳米颗粒的团聚，并为降解反应提供了更多的附着点，加快了反应速度，且避免了负载存在的负载量低及纳米铁不能进入孔道而导致的反应效果差的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料，所述多孔Fe催化基体材料呈纳米片层结构，包括孔道和金属韧带，孔道和金属韧带相互嵌套，孔道之间相互贯通形成连续的多孔结构，其中，所述多孔Fe催化基体材料包含97-99％的α-Fe相。

进一步地，所述多孔Fe催化基体材料的片层结构单片宽度为110nm。

一种片层纳米多孔Fe催化基体材料的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：Fe-Al合金熔炼与合金条带制备

按成分配比称取Fe和Al纯金属颗粒，混合后通过高频感应熔炼炉这Fe-Al合金锭，将熔炼得到的合金铸锭反复熔炼，随后采用单辊甩带工艺制备得到Fe-Al合金条带；

S2：Fe-Al合金条带多孔化制备

将步骤S1中得到的Fe-Al合金条带置于NaOH碱性溶液中进行多孔化，放置一段时间后将其取出，并依次使用去离子水和酒精浸泡清洗，干燥后即得具有纳米片层结构的多孔Fe催化基体材料。

进一步地，步骤S1中，所述Fe-Al合金的原子表达式为Fe_xAl_1-x，其中，x＝37.5-42at.％。

进一步地，步骤S1中，所述合金铸锭的熔炼次数为3～4次。

进一步地，步骤S1中，所述单辊甩带工艺中单铜辊甩带机的转速为1250转/分。