[发明专利]同时去除Cr(VI)、Cd(II)的纳米原电池的制备方法及制得的纳米原电池与应用

说明书

本发明公开同时去除Cr(VI)、Cd(II)的纳米原电池的制备方法，涉及纳米原电池技术领域。本发明包括以下步骤：将氧化石墨烯与铁铜纳米聚合物加入溶有2‑硝基苯甲醛的乙醇中，搅拌，得到以2‑硝基苯甲醛修饰的氧化石墨烯为基底，铁铜聚合物为负载物的铁铜基纳米原电池。本发明的有益效果在于：本方法以2‑硝基苯甲醛修饰的纳米氧化石墨烯为基底，负载铁阳极和铜阴极的聚合体构建一种纳米原电池，制备方法简便。该系统通过紫外光(365nm)致质子化过程和自发的原电池反应，能同时高效固化污染水体中异种电性的Cr(VI)、Cd(II)。

技术领域

本发明涉及纳米原电池技术领域，具体涉及同时去除Cr(VI)、Cd(II)的纳米原电池的制备方法及制得的纳米原电池与应用。

背景技术

近年来，水体重金属尤其是Cr(VI)、Cd(II)产生的污染受到广泛关注。Cr(VI)、Cd(II)具有高毒、难以降解并能通过食物链累积的特点，可引发一系列健康和环境问题。因此，实现对Cr(VI)、Cd(II)污染水体的高效修复是环境领域亟待解决的问题。

现有关于Cr(VI)、Cd(II)去除的方法主要包括螯合沉淀法、物理吸附法、植物修复法等。这些方法在一定程度上去除Cr(VI)、Cd(II)，但也存在一些缺点，如沉淀法不适宜去除低浓度的重金属，物理吸附法可能会发生二次释放对环境产生影响，植物修复法效率低、耗时长。因此，迫切需要发展一种快速、高效、环保的Cr(VI)、Cd(II)污染水体修复技术。

公开号为CN112371718A的专利申请公开一种基于石墨辅助原电池修复Cd²⁺污染介质的方法，往污染介质表层中加入石墨粉，将锌板和铜板表面包裹上棉布后插入Cd²⁺污染介质中；将锌板和铜板通过铜导线连接，维持电极反应2天以上，该方法能够去除污染介质中的Cd²⁺，但是该专利申请中的方法去除重金属离子耗时时间相对较长，且仅能去除阳离子型重金属离子Cd²⁺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种同时去除Cr(VI)、Cd(II)、去除时间短的纳米原电池的制备方法及制得的纳米原电池与应用。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

同时去除Cr(VI)、Cd(II)的纳米原电池的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯与铁铜纳米聚合物加入溶有2-硝基苯甲醛的乙醇中，搅拌，得到以2-硝基苯甲醛修饰的氧化石墨烯为基底，铁铜聚合物为负载物的铁铜基纳米原电池。

有益效果：本方法以2-硝基苯甲醛修饰的纳米氧化石墨烯为基底，负载铁阳极和铜阴极的聚合体构建一种纳米原电池，制备方法简便。

本发明制得的纳米原电池在使用过程中无需通电，通过紫外光(365nm)致质子化过程和自发的原电池反应，30min以内能同时高效固化污染水体中异种电性的Cr(VI)、Cd(II)。紫外光短时间照射时，阴极附近优先发生Cr(VI)被还原为Cr(III)的半反应；无光照时，反应则以吸氧还原为主，其产生的OH^-将与水体中Cr(III)、Cd(II)生成Cr(OH)₃、Cd(OH)₂沉淀。本发明中的纳米原电池不仅可以实现水体中铬、镉的超快、高效协同去除，而且对环境影响小，应用前景广阔。

优选地，所述氧化石墨烯采用改进的Hummers方法制备。

优选地，所述铁铜纳米聚合物的制备方法包括以下步骤：将乙醇水溶液与亚铁盐及铜盐混合，在N₂氛围下搅拌溶解，随后滴加过量的NaBH₄溶液使其还原，反应结束后经洗涤并离心，最后真空干燥过夜即得到铁铜纳米聚合物。

优选地，所述铁铜摩尔比为1-10:1。

优选地，反应结束后经去离子水及无水乙醇洗涤并离心。