專利名稱：一種納米鐵基雙金屬顆粒及制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬納米顆粒技術領域,涉及一種納米鐵基雙金屬顆粒及其合成方法，應用于環境污染治理。
背景技術：
以納米級零價鐵對地下水或工業廢水中的氯代烴污染物進行脫氯處理是一項環境友好的技術。但因納米級零價鐵顆粒與氯代烴反應速率低而影響其對氯代烴的脫氯效 率。為此有必要對其進行結構改性以提高其脫氯能力。

發明內容
本發明的目的是提高納米級零價鐵對氯代烴污染物的脫氯能力，提供一種納米鐵基雙金屬顆粒及其制備方法。本發明提供一種納米鐵基雙金屬顆粒，其特征在于，零價銅沉積置換于納米級零價鐵顆粒表面，零價銅和零價鐵的質量比為(I 11) : 100，優選(I. 5-11) : 100，更優選(5.8-11) :100。本發明提供一種納米鐵基雙金屬顆粒的制備方法
在室溫、攪拌及通氮氣條件下使納米級零價鐵顆粒和二水合氯化銅以質量比37:1 3. 7:1在水中反應O. 5小時，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3 4次，得到納米銅/鐵雙金屬顆粒。制備過程中納米級零價鐵顆粒的質量濃度優選采用3. 5 12克/升，制備得到的納米銅/鐵雙金屬顆粒中銅鐵質量比范圍為(I 11) :100。本發明具有以下有益效果I)本發明所提供的納米銅/鐵雙金屬顆粒中，銅既是氯代烴脫氯反應的催化劑，又可以與鐵形成原電池。在用納米銅/鐵雙金屬處理水中的氯代烴污染物時，鐵被水腐蝕放出的電子傳遞給銅，使水中的質子在銅表面上被還原為吸附態氫和分子氫；同時氯代烴分子被吸附在催化劑銅表面上，碳-氯鍵發生斷裂，氯原子被氫取代，氯代烴發生脫氯反 應。與納米級零價鐵顆粒相比，納米銅/鐵雙金屬顆粒的脫氯能力得到顯著提高，可應用于地下水修復和工業廢水處理等領域。2)本發明所提供的納米銅/鐵雙金屬顆粒的合成工藝簡單，易于操作，重復性強。


圖I、實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒的透射電子顯微鏡照片圖2、實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒的掃描電子顯微鏡照片圖3、實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒的掃描電子顯微鏡-X射線能譜分析結果。圖4、實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒對三氯乙烯的脫氯效果
圖5、實施例2制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒對三氯乙烯的脫氯效果圖6、實施例3制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒對三氯乙烯的脫氯效果圖4、圖5和圖6中縱坐標濃度數值為對三氯乙烯初始濃度的摩爾百分比。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
具體實施例方式實施例II)在室溫下將I. 86克七水合硫酸亞鐵溶解于25毫升脫氧去離子水中，然后在攪拌過程中于15分鐘內加入O. 54克NaBH4，將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3次，得到納米級零價鐵顆粒。
2)將O. 05克二水合氯化銅用15毫升脫氧去離子水溶解并加入25毫升上述納米鐵漿液中，在室溫及通氮氣條件下攪拌30分鐘，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3 4次,得到納米銅/鐵雙金屬顆粒。由圖I和圖2可以看出，實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒的粒徑約為50納米，顆粒之間連接成樹枝狀。由圖3可以看出，該納米銅/鐵雙金屬顆粒中銅的質量百分比為 5. 5%。取實施例I制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒(投加量為1.85g/L)與初始濃度為23. 8毫克/升的三氯乙烯在水中25°C下反應，從反應瓶頂空(頂空和反應混合液體積比為21:29)取樣分析，結果如圖4所示。可以看出，33小時后三氯乙烯的去除率以及乙烷和乙烯總產率分別達到93. 0%和39. 9%。而相同條件下納米級零價鐵與三氯乙烯反應8小時后轉化率僅為O. 08%。由此說明銅的加入可提高納米級零價鐵的脫氯能力。實施例2I)在室溫下將I. 86克七水合硫酸亞鐵溶解于25毫升脫氧去離子水中，然后在攪拌過程中于15分鐘內加入O. 54克NaBH4，將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3次，得到納米級零價鐵顆粒。2)將O. 10克二水合氯化銅用15毫升脫氧去離子水溶解并加入25毫升上述納米鐵漿液中，在室溫及通氮氣條件下攪拌30分鐘，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3 4次，得到納米銅/鐵雙金屬顆粒，其中銅鐵質量比為11:100。取實施例2制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒(投加量為1.85g/L)與初始濃度為23. 8毫克/升的三氯乙烯在水中25°C下反應，從反應瓶頂空(頂空和反應混合液體積比為21:29)取樣分析，結果如圖5所示?？梢钥闯?，30小時后三氯乙烯的去除率以及乙烷和乙烯總產率分別達到93. 2%和40. 6%。實施例3I)在室溫下將I. 86克七水合硫酸亞鐵溶解于25毫升脫氧去離子水中，然后在攪拌過程中于15分鐘內加入O. 54克NaBH4，將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3次，得到納米級零價鐵顆粒。2)將O. 01克二水合氯化銅用15毫升脫氧去離子水溶解并加入25毫升上述納米鐵漿液中，在室溫及通氮氣條件下攪拌30分鐘，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3 4次，得到納米銅/鐵雙金屬顆粒，其中銅鐵質量比為1:100。
取實施例3制備的納米銅/鐵雙金屬顆粒(投加量為1.85g/L)與初始濃度為23. 8毫克/升的三氯乙烯在水中25°C下反應，從反應瓶頂空(頂空和反應混合液體積比為21:29)取樣分析，結果如圖6所示?？梢?看出，33小時后三氯乙烯的去除率以及乙烷和乙烯總產率分別達到88. 0%和36. 0%。
權利要求
1.一種納米鐵基雙金屬顆粒，其特征在于，零價銅沉積置換于納米級零價鐵顆粒表面，零價銅和零價鐵的質量比為(I 11) : 100。
2.權利要求I所述的一種納米鐵基雙金屬顆粒，其特征在于，零價銅沉積于納米級零價鐵顆粒表面，零價銅和零價鐵的質量比為(I. 5-11) :100。
3.權利要求I所述的一種納米鐵基雙金屬顆粒，其特征在于，零價銅沉積于納米級零價鐵顆粒表面，零價銅和零價鐵的質量比為(5. 8-11) : 100。
4.一種納米鐵基雙金屬顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟在室溫、攪拌及通氮氣條件下使納米級零價鐵顆粒和二水合氯化銅以質量比37:1 3. 7:1在水中反應O. 5小時，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3 4次，得到納米銅/鐵雙金屬顆粒。
5.權利要求4所述的一種納米鐵基雙金屬顆粒的制備方法，其特征在于，制備過程中采用納米級零價鐵顆粒質量濃度為3. 5 12克/升。
全文摘要
一種納米鐵基雙金屬顆粒及制備方法，屬于金屬納米顆粒技術領域。零價銅沉積于納米級零價鐵顆粒表面，零價銅和零價鐵的質量比為(1～11):100。在室溫、攪拌及通氮氣條件下使納米級零價鐵顆粒和二水合氯化銅以質量比37:1～3.7:1在水中反應0.5小時，然后將生成的固體用脫氧去離子水洗滌3～4次，得到納米銅/鐵雙金屬顆粒。本發明提供的納米銅/鐵雙金屬顆粒的脫氯能力與納米級零價鐵相比得到顯著提高，合成工藝簡單，易于操作，重復性強。
文檔編號B22F9/24GK102717092SQ20121016725
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者劉文娟, 衛建軍, 王陸濤 申請人:北京化工大學