[发明专利]水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料及其应用

说明书

本发明公开了一种水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料的制备方法。制备方法包括以下步骤：步骤1、在乙醇和水的混合溶液中加入0.496g七水合硫酸铁和0.502g七水合硫酸钴，机械搅拌直到固体颗粒溶解；步骤2、向混合溶液中以1.5ml/min的速度滴加NaBH₄溶液，继续搅拌30min，获得纳米零价铁钴双金属悬浮液；步骤3、继续向溶液中添加氨水和十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌30min，往里面添加1ml正硅酸四乙酯，低速(300rpm)搅拌4h；步骤4、用磁铁将固体与液体分离，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，最后在干燥箱干燥12h。获得最终产物水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料。通过水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属作用克服了纳米铁钴双金属易团聚、易失活和Co离子浸出的问题，提高了纳米铁钴双金属的分散性和反应性。将本发明方法得到的水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料与双氧水构成类Fenton体系，用于去除地下水中四溴双酚A。该方法对于四溴双酚A污染场地土壤地下水有很强的修复效果。

技术领域

本发明属于地下水污染物的处理技术领域，具体涉及一种水合介孔二氧化硅包裹纳米铁钴双金属复合材料及其与双氧水的应用。

背景技术

四溴双酚A(TBBPA)属于溴化阻燃剂(BFR)，在我们的生活中广泛应用。占BFRs市场份额的60％以上。TBBPA主要用作反应性阻燃剂应用在电路板、塑料和化工等中，全球市场需求非常大。由于TBBPA的应用及其广泛以及人类对其废物的不当处置，导致大量的TBBPA被释放到环境中。目前在各个环境介质中都检测到了TBBPA，比如土壤、空气、水环境以及动物和人体内。已成为一种普遍存在的污染物。有研究表明，TBBPA具有甲状腺激素活性，雌激素活性和致癌性，对环境中的生物产生巨大的危害。因此寻找出来有效降解TBBPA的材料具有重大意义。

目前国内外对于四溴双酚A的降解研究很多，常见的方法有物理吸附，生物降解和高级氧化技术(AOTs)(光催化，电催化，臭氧氧化和Fenton方法)等。由于物理吸附和生物降解的修复周期长，实际应用受到了限制。尽管有许多报道称光催化具有较高的氧化性能和较少的二次污染，但由于高能耗和高成本，其使用条件受到了限制。电催化可以通过一次电池的作用快速转移电子，从而提高降解效率。然而，这种方法要求苛刻的反应条件和对电极的高要求，这极大地限制了其使用条件的局限性。臭氧在降解过程中会产生一些惰性中间体，这会影响污染物的完全降解。Fenton法由于pH应用范围较窄也限制了其应用。这些降解方法单独使用都不是很好的去除四溴双酚A的方法。同时很多方法还仅限于实验室中，无法应用于实际污染场地修复中或者修复效果很差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料的制备方法及其应用，以水合介孔二氧化硅为壳，将纳米铁钴双金属包覆在介孔的二氧化硅里面，从而克服了纳米铁钴双金属团聚的缺点，其特有的介孔网络结构还防止了重金属离子的浸出，避免了二次污染。水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料与双氧水构成的类Fenton体系，可以在较高的pH值下有效的去处环境中的四溴双酚A。

本发明技术方案如下

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明所制备的水合介孔二氧化硅壳具有中空结构以及独有的介孔网络结构，水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料中铁钴摩尔比可以调控。

(2)本发明所利用的硅源廉价可再生，并且具有及其简单的制备流程，成本低廉，可以大规模进行生产。

(3)本发明所制备的水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料具有较大的比表面积，可以提供更多的暴露活性位点增大反应速率。

(4)本发明所制备的水合介孔二氧化硅包覆纳米铁钴双金属复合材料其独有的介孔网络结构防止了重金属离子的浸出，避免了二次污染。