[发明专利]一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明属于环境功能复合材料领域，涉及一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料、其制备方法及其应用。本发明提供一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料，Pd的负载质量为Fe的负载质量的0.001％‑0.1％，在制备过程中，利用改性粘土负载纳米零价铁/钯，并通过超声处理大大缩短制备时间；本发明还公开了一种该材料的新用途，即用于处理含多溴联苯醚或氯酚类化合物的有机废水。本发明只需低负载量的Pd即可拥有优异的催化降解性能，并在超声波的作用下缩短改性时间，同时利用改性粘土矿物提升成品材料的吸附性能，解决了Pd负载量低时对污染物去除效果不佳的问题。

技术领域

本发明属于环境功能复合材料领域，更具体地说，涉及一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料、其制备方法及其应用。

背景技术

多溴联苯醚(PBDEs)作为一种典型的溴系阻燃剂，被广泛应用于电子、电器、化工、石油等行业领域。PBDEs具有高亲脂性、生物累积性、高毒性和环境持久性等特性，由于其是一类添加型溴代阻燃剂，极易在产品生产、运输、使用和废弃处置等过程释放到环境，并可通过食物链传递放大，威胁生态环境安全和人体健康。

目前PBDEs的降解技术主要有光降解法、微生物降解法、光解电解法、零价铁降解法等。其中，纳米零价铁具有较小的粒径和较大的比表面积，反应活性高，在氮气、氩气、氦气等惰性气体氛围下，可高效地降解多种有机污染物。然而在使用过程中，纳米零价铁容易团聚，导致其对PBDEs的催化脱溴性能不佳。通过加入Pd、Ni、Ag等活性金属，制备零价铁基双金属材料，增强活性氢的捕集和传递，可提高对PBDEs的降解性能。

公开号为CN104226333A、申请日为2014年9月26日的专利公开了一种制备负载型纳米铁钯双金属复合材料的方法，首先分别依次将Fe³⁺或Fe²⁺及Pd²⁺螯合负载到含氮吡啶基官能团的螯合树脂上，然后用硼氢化钠溶液还原负载在树脂上的铁钯双金属离子，真空干燥后得到负载型铁钯双金属复合材料。但是，现有技术不仅忽略了载体材料的经济成本、环境友好性和吸附性能，还存在材料制备时间长、制备成本高的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中铁钯双金属复合材料的低负载Pd对污染物去除效果不佳的问题，本发明提供一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料，Pd的负载质量为Fe的负载质量的0.001％-0.1％，只需低负载量的Pd即可拥有优异的催化降解性能，有效地降低了材料的经济成本，解决了铁钯双金属复合材料中的Pd负载量低时对污染物去除效果不佳的问题。

进一步地，本发明还提供一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料的制备方法，通过有机改性粘土负载纳米零价铁/钯，并通过超声处理大大缩短制备时间，提高Pd负载量低时对污染物的去除效果。

进一步地，本发明还提供上述粘土矿物/铁钯双金属复合材料的应用，该材料能于室温及含氧条件高效降解含多溴联苯醚或氯酚类化合物的有机废水，使用方便，使用成本低，经济效益高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料，包括粘土矿物、Pd和Fe，其中Pd和Fe负载于粘土矿物上，且Pd的负载质量为Fe的负载质量的0.001％-0.1％。

优选地，Pd的质量百分含量为0.0001％-0.05％，Fe的质量百分含量为10％-50％。

优选地，Pd和Fe的负载形态为铁钯双金属颗粒，铁钯双金属颗粒的粒径为20-80nm。

本发明还提供一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料的制备方法，具体制备步骤为，

S100、粘土矿物预处理：将粘土矿物与水以固液质量比1:10-1:50混合，超声处理0.5-3h后烘干，研磨过筛；