[发明专利]一种改性纳米零价铁-生物基复合功能材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性纳米零价铁-生物基复合功能材料，其特征在于，包括硫化纳米零价铁和生物基材料，所述生物基材料作为吸附载体，负载所述硫化纳米零价铁；其中所述生物基材料包括碳微球和海藻酸钙；

所述硫化纳米零价铁的制备原料包括：六水三氯化铁和硫化剂。

2.根据权利要求1所述的改性纳米零价铁-生物基复合功能材料，其特征在于，所述碳微球和所述海藻酸钙的质量比为1：20～30；优选地，所述硫化剂为连二亚硫酸钠；优选地，所述碳微球的制备原料包括工业废弃边角料葡萄糖；优选地，所述海藻酸钙的制备原料包括海藻酸钠。

3.根据权利要求1所述的改性纳米零价铁-生物基复合功能材料，其特征在于，所述复合材料的平均粒径为1～3mm。

4.一种改性纳米零价铁-生物基复合功能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备碳微球@海藻酸钙水凝胶；

采用原位负载法在所述碳微球@海藻酸钙水凝胶的表面直接负载硫化纳米零价铁制备改性纳米零价铁-生物基复合功能材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米零价铁-生物基复合功能材料的制备方法，包括如下步骤：

向所述海藻酸钠和碳微球的混合溶液中滴入CaCl₂溶液，混合反应，得到反应液，过滤，用超纯水洗涤，得到碳微球@海藻酸钙水凝胶；

将所述碳微球@海藻酸钙水凝胶加入六水三氯化铁中，混合，用超纯水清洗，得到复合材料前体，即Fe³⁺@碳微球@海藻酸钙；

将所述复合材料前体与除氧还原剂和Na₂S₂O₄的混合溶液进行混合，静置，采用除氧超纯水和除氧乙醇分别清洗数次，后冷冻干燥，得到硫化纳米零价铁@碳微球@海藻酸钙，即改性纳米零价铁-生物基复合功能材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂采用硼氢化钠或硼氢化钾；和/或

所述还原剂经过除氧处理得到；和/或

所述超纯水和所述乙醇均经过除氧处理得到。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳微球@海藻酸钙水凝胶的制备包括：

先将葡萄糖溶于去离子水中，水热法制备碳微球；配制每100mL含0.1g碳微球的海藻酸钠均质溶液，静置去除气泡，逐滴滴入0.3mol/L的CaCl₂溶液中，搅拌进行配位反应，后用超纯水反复洗涤数次，过滤，得到碳微球@海藻酸钙水凝胶。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料前体的制备包括：

将所述碳微球@海藻酸钙水凝胶加入至0.05mol/L的六水三氯化铁溶液中，振荡进行配位反应；然后用超纯水多次清洗，得到复合材料前体Fe³⁺@碳微球@海藻酸钙。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米零价铁-生物基复合功能材料的制备包括：

将所述Fe³⁺@碳微球@海藻酸钙加入至容器中，在惰性气体氛围下，逐滴滴加除氧的0.2mol/L硼氢化钠和0.1mol/L的连二亚硫酸钠的混合溶液，搅拌反应，反应结束后，静置15min，用除氧超纯水和除氧乙醇分别清洗若干次，以去除水凝胶表面残留溶液；随后于-50℃温度下冷冻干燥24h，得到硫化纳米零价铁@碳微球@海藻酸钙，即得到改性纳米零价铁-生物基复合功能材料。

10.一种如权利要求1～3任一项所述的改性纳米零价铁-生物基三元复合材料在重金属镉和铬污染修复中的应用。