[发明专利]制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种用于催化降解水体和土壤中污染物的活性炭负载纳米零价铁的复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会和经济的快速发展，环境污染问题日益突出，带来的负面影响也日趋显著。因此，加强环境污染的治理越发迫在眉睫。

纳米零价铁作为一种新型的修复功能材料，因其颗粒尺度小、表面积巨大和表面反应活性高的优势，在污染修复领域，尤其是去除水体和土壤中难以降解的有机氯化物、重金属、含氮污染物等方面有着广阔的应用前景，纳米零价铁已经成为国内外研究的热点。

活性炭是一种应用非常广泛的吸附剂，而且活性炭解吸比较容易，经过多次循环操作仍可保持其吸附能力，但是普通的活性炭吸附选择性差，吸附能力有限。将纳米零价铁颗粒负载到活性炭上，能够提高纳米零价铁颗粒的表面积，增大纳米零价铁与污染物的接触面积，并且可以防止纳米零价铁颗粒聚沉，从而增强纳米零价铁对污染物的吸附效果。

制备纳米零价铁的方法主要有物理法和化学法两种。物理法主要分为等离子法、高能球磨法、溅射法、蒸汽冷凝法等，但由于物理法的制备成本高，对技术设备要求高而且工艺苛刻，所以目前国内外普遍采用化学法制备纳米零价铁。公开号为102205419A的发明专利公开了一种纳米零价铁的制备方法，在600～1500℃的条件下采用气相还原法制备纳米零价铁，该方法能耗较高，导致制备成本高。另外，通过液相化学还原法制备纳米零价铁已经有很多研究报道，液相还原法制备纳米零价铁成本较低，但传统的液相还原法所制备出的纳米零价铁颗粒在活性炭上负载不均匀，且纳米铁颗粒受到表面张力、地磁力和范德华力的共同作用，易于发生团聚，降低纳米铁颗粒催化降解污染物的能力。

发明内容

本发明是针对上述课题进行的，目的在于提供一种制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法，在简单的工序下制备出分散性好、负载均匀、比表面积大的活性炭负载纳米零价铁复合材料。

本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案：

本发明提供一种制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将活性炭磨碎、过筛，取得粒径为80～150μm的活性炭颗粒，将该活性炭颗粒用去离子水洗净烘干；步骤二：秤取一定量的活性炭颗粒，置于恒温振荡器中，加入1mol/L的FeCl₂·4H₂O溶液，使活性炭与FeCl₂·4H₂O的物质的量比为(3～11)：1，设置恒温振荡器的温度为25℃，转速为150rpm，使活性炭颗粒和FeCl₂·4H₂O溶液反应24h；步骤三：向步骤二的反应产物中加入75～150mL乙醇和水的混合物，该混合物中乙醇和水的体积比为1:1，然后缓慢加入1mol/L的NaBH₄溶液，使NaBH₄与FeCl₂·4H₂O的物质的量的比是(2～4):1，在恒温振荡器中反应3h；以及步骤四：对步骤三的反应产物进行抽滤，分离出复合材料，对复合材料用去离子水冲洗三次，然后恒温干燥，保存在惰性气体环境下。

本发明所提供的制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法，还可以具有这样的特征：其中，在步骤二中，活性炭与FeCl₂·4H₂O的物质的量比为11:1。

本发明所提供的制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法，还可以具有这样的特征：其中，在步骤三中，加入75mL乙醇和水的混合物，NaBH₄与FeCl₂·4H₂O的物质的量的比是3.3:1。

发明的作用与效果

根据本发明所提供的制备活性炭负载纳米零价铁的复合材料的方法，在活性炭负载的条件下，因为在制备过程中添加乙醇，乙醇中的强极性羟基与亚铁离子形成螯合物，然后该螯合物中的亚铁离子与NaBH₄反应生成零价铁，因此可以有效地增加纳米铁在活性炭上的负载量，使纳米零价铁颗粒在活性炭上负载均匀，分散性好，并增加纳米零价铁颗粒的比表面积，从而提高复合材料对污染物的催化降解能力。

另外，该方法中使用乙醇来增加纳米零价铁颗粒的分散性和负载量，材料廉价易得，而且没有污染性，在实际修护受污染水体和土壤时不会产生二次污染，绿色环保。

附图说明

图1是实施例一中制备的复合材料的XRD图；