[发明专利]一种纳米Fe0@Fe3O4复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料及其制备方法与应用。该复合材料的制备方法包括以下步骤：1）将三价铁盐和二价铁盐溶解在HCl溶液中，得到溶液A；2）将氨水滴加到溶液A中，得到纳米四氧化三铁，用水洗涤至中性，再用水重新分散，得到溶液B；3）将还原剂溶解在乙醇/水溶液中，得到还原剂溶液；4）将二价铁盐溶解在乙醇/水溶液中，搅拌完全后加入溶液B，混合均匀，再滴加还原剂溶液，得到纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料，用水洗至中性，再用水重新分散。本发明制备的分散型纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料分散性好，储存、运输方便，制备工艺简单，反应条件温和，能耗低，易于推广使用，本发明的纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料可将有机卤化物降解转化成低毒或无毒产物。

技术领域

本发明涉及一种纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料及其制备方法与应用，属于环境工程中的环境功能材料制备技术领域。

背景技术

多溴联苯醚（Polybrominated diphenyl ethers，PBDEs）作为常用、廉价的溴代阻燃剂，被广泛地应用于多种行业。理论上PBDEs有209种同类单体，商业上常用的有五溴联苯醚、八溴联苯醚和十溴联苯醚，近年来十溴联苯醚（BDE209）使用最广泛，产量和需求量逐年上升，特别是在发展中国家。据统计，中国从2000年到2005年，十溴联苯醚的产量从10000吨增加到了30000吨，增幅为200%。

BDE209具有持久性、毒性、致癌性和致突变性，是一类具有生态风险的环境污染物。BDE209在生产、运输、使用和废弃处置等过程中会通过各种途径进入环境中，已在全球范围内的大气、水体、沉积物、生物体和人体中被广泛检出，而且污染水平有不断增高的趋势。由于BDE209结构中的溴原子具有强吸电子能力，导致其在自然环境中很难氧化，关于氧化法降解BDE209的研究及技术较少，因此，只能采用还原法降解，目前主要包括纳米材料降解法、微生物降解法和光降解法这三种降解方法，但这三种降解方法仅能将BDE209还原脱溴到3溴或者是联苯醚，不能彻底将十溴联苯醚开环，易产生二次污染，并未从根本上解决污染问题。

将纳米材料和类芬顿高级氧化技术相结合对卤代有机污染物进行处理，是比较有效的修复技术之一。其中，纳米零价铁由于具有还原性强、来源广、成本低等优点而受到许多学者的青睐。但是由于纳米零价铁存在小尺寸效应和表面积效应，不稳定、易团聚，且易被氧化形成钝化层针铁矿（α-FeOOH）、纤铁矿（γ-FeOOH）、磁铁矿（Fe₃O₄），导致颗粒表面的活性点位下降，限制了其应用。

本发明制备了一种纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料，纳米零价铁颗粒均匀包裹在纳米四氧化三铁表面，解决了纳米零价铁易团聚的问题，且表面不易钝化。本发明的纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料具有较大的比表面积和较强的还原性，将该纳米复合材料的强还原性与类芬顿反应产生的强氧化性羟基自由基结合起来，可有效的将BDE209还原脱溴，并进一步开环矿化，从根本上解决了污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料及其制备方法与应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种纳米Fe⁰@Fe₃O₄复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将三价铁盐和二价铁盐溶解在HCl溶液中，得到溶液A；