[发明专利]铁镍纳米材料的制备方法及其在活化过硫酸盐氧化降解氯代乙烯中的应用

说明书

本发明公开了一种制备没食子酸修饰的Fe‑Ni纳米颗粒的方法及其在活化过硫酸盐氧化降解氯代乙烯中的应用，所述制备方法包括：1)在惰性气体保护下，将可溶性铁盐、镍盐和没食子酸混合于水中，充分溶解，其中没食子酸、氯化镍与可溶性铁盐的摩尔比为(0.1～10):(1～10):100；2)在惰性气体保护下，将硼氢化钾水溶液加入步骤1)得到的混合液中，硼氢化钾与可溶性铁盐的摩尔比为(2～10):1，反应得到没食子酸稳定的铁镍纳米颗粒；将制备的Fe‑Ni纳米颗投入混有过硫酸盐的氯代乙烯水溶液中对氯代乙烯进行降解。该方法增强了Fe‑Ni纳米颗粒的活性，能有效活化过硫酸盐，进而对氯代乙烯进行高效彻底降解。

技术领域

本发明所涉及的污染物治理领域，特别是涉及一种Fe-Ni双金属纳米材料的制备方法及其在活化过硫酸盐氧化降解氯代乙烯中的应用。

背景技术

氯代烃是有机氯化物中的一类物质，化学性质相对稳定，在自然界中难以被微生物降解；具有较高的脂溶性，容易在土壤、地下水、沉积物及生物体的有机质中累积，对环境具有持久性危害，并可通过食物链进入人体并产生富集作用，造成致癌、致畸、致突变的“三致效应”。氯代烃常作为一种有机溶剂，自20世纪40年代起被广泛用作现代工业中的脱脂剂。由于氯代烃在生产、储存、运输过程中的泄漏以及处理不当等原因，使其成为城市地下水有机污染中最普遍的污染物。因此，迫切需要有效的方法减少氯代烃在环境中的积累，修复被氯代烃污染的地下水。

近年来，纳米零价铁因为具有反应活性高，制备方法简单，价格低廉及环境友好等优点而在地下水污染修复过程中得到了广泛的应用与研究。除了利用纳米零价铁还原能力降解污染物外，纳米零价铁还可用于过硫酸盐的活化剂，利用活化产生的活性自由基对污染物进行氧化降解。

纳米零价铁活化过硫酸盐氧化降解有机污染物虽然高效环保，但未改性的纳米零价铁因粒径小，具有磁性而极易团聚；纳米零价铁易被氧化，特别是在碱性环境下易形成沉淀沉积在金属表面，降低了纳米零价铁的活性，缩短了其使用寿命。常见的改性方法有稳定剂修饰及负载第二金属形成双金属。然而，常见的稳定剂(如羧甲基纤维素)在碱性条件下不能有效稳定纳米零价铁，氧化产生的铁离子形成沉淀物沉积在纳米颗粒表面降低其活性。

发明内容

针对以上纳米零价铁存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种制备没食子酸修饰的Fe-Ni纳米材料的方法。

本发明的另一目的是提供一种上述Fe-Ni纳米材料在活化过硫酸盐氧化降解氯代乙烯中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种制备没食子酸修饰的Fe-Ni纳米材料的方法，包括以下步骤：

1)在惰性气体保护下，将可溶性铁盐和镍盐以及没食子酸混合于水中，充分溶解形成混合液，其中所述没食子酸、氯化镍与可溶性铁盐的摩尔比为(0.1～10):(1～10):100；

2)在持续惰性气体保护氛围下，将硼氢化钾水溶液加入步骤1)得到的混合液中，所述硼氢化钾与可溶性铁盐的摩尔比为(2～10):1，反应得到没食子酸稳定的铁镍纳米颗粒，

上述步骤1)、2)中所述的水为超纯水，所述水溶液为超纯水溶液。

优选的是，步骤2)中，所述硼氢化钾水溶液以恒定且缓慢的速度滴加至步骤1)得到的混合液中。

优选的是，所述可溶性铁盐为硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁中的一种或其中任意比例的至少两种的混合物；所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或其中至少两种的任意比例的混合物；所述的惰性气体为氩气或氮气。

步骤1)-3)的反应温度均为15～40℃，优选的反应温度均为25℃。

优选的是，步骤2)中，反应时间为30-60min。