[发明专利]一种改性纳米钯/铁双金属颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性纳米钯/铁双金属颗粒的制备方法，该方法利用高聚物添加乙醇修饰改性纳米钯/铁双金属颗粒，属于纳米技术及水污染控制技术领域。

背景技术

20世纪90年代以来，纳米零价铁因其具有比表面积大，反应活性强以及价廉易得等特点，已被广泛应用于环境中重金属、氯代有机物以及染料等污染物的去除。随着新兴的纳米技术及纳米材料的深入发展，利用纳米铁体积效应和表面效应方面的特异性质，旨在提高其还原降解能力的环境修复技术应运而生，继Muftikian最先证明钯的加入能大大提高纳米铁的降解性能后，纳米铁基双金属（钯/铁、镍/铁、铜/铁等）材料的出现，进一步推动了该技术在基础研究和应用研究领域的新的重大进展。但由于纳米铁或纳米铁双金属颗粒之间的范德华力和自身磁力的作用，及其高比表面积效应，使得新合成的纳米铁颗粒易团聚和易被氧化。这在一定程度上限制了纳米钯/铁双金属颗粒优异性能的发挥。

为了消除或减弱纳米颗粒之间的硬团聚，增加其分散度，相关领域研究人员尝试了许多行之有效的改性方法。其中，将纳米铁或铁基双金属负载于有机或无机载体上是较为常用的方法之一。固载法能够有效增加纳米颗粒的分散度，减少颗粒之间的硬团聚，经再生后还具有反复使用的潜力。但将固载法改性的纳米铁或其双金属颗粒应用于地下水的原位修复时可能遇到水力传导率低，传输性差等问题，使得这一改性方法的应用推广受到了限制。目前，大多数的研究集中于采用各种各样的聚合物，表面活性剂等对纳米铁或其双金属颗粒进行改性，以获得形貌粒径可控，且分散性和稳定性良好的纳米颗粒。

公开号CN101579745A公开了一种采用微乳液法原位聚合单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）并合成纳米铁的方法，所制得的包覆型纳米铁颗粒具有较高的空气稳定性。但该方法所涉及的聚合反应工艺复杂，条件苛刻，不易于操作，且较难推广到实际应用中。

基于以上现状，本发明旨在克服以上不足，采用苯甲醚作为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的溶剂，能够在常温常压条件下一步实现纳米钯/铁颗粒的合成及表面修饰改性，不仅简化了PMMA改性纳米钯/铁颗粒的制备流程，也利于改性纳米钯/铁双金属颗粒的实际推广应用。此外，本发明添加乙醇配合聚甲基丙烯酸甲酯共同对纳米钯/铁颗粒进行改性，更有利于增强改性颗粒的分散性，提高其抗氧化能力及催化还原脱氯活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性纳米钯/铁双金属颗粒的制备方法，该方法以高聚物的苯甲醚溶液为改性剂，同时添加无水乙醇作为助溶剂，采用液相还原法和浸渍法原位合成高聚物添加乙醇改性的纳米钯/铁双金属颗粒，该方法制得的纳米颗粒具有较强的抗氧化能力，良好的分散性以及高效的催化还原脱氯活性。

本发明按如下具体步骤完成：

（1）配置质量百分比浓度为1-10%的高聚物苯甲醚溶液，作为改性剂溶液；

（2）取5-15 mL的改性剂溶液，1-10 mL的无水乙醇溶液，与浓度为0.1-0.2 mol/L 的FeSO₄或FeCl₃溶液100-200 mL混合，并在通氮气或氩气条件下搅拌25-30 min；

（3）将浓度为0.2-0.4 mol/L 的硼氢化盐溶液150-250 mL逐滴加入上述混合液中，边滴加边搅拌，待滴加完毕后延时搅拌15-20 min，将反应完全的混合液用装有0.22 μm水系微孔滤膜的布式漏斗过滤，经去离子水淋洗2-3遍后抽干，得到高聚物添加乙醇修饰改性的纳米零价铁颗粒；

（4）将上述抽干后的纳米零价铁颗粒浸入醋酸钯的乙醇溶液或氯钯酸钾的水溶液中进行钯化，钯化在磁力搅拌条件下进行，钯化时间为20-30 min，待反应完全后，将溶液用砂芯过滤装置进行真空抽滤，并依次用无水乙醇淋洗3-4遍，丙酮淋洗1-2遍，抽干后，于真空100-105℃下干燥6-8 h，在氮气保护下研磨后，用密封保存，即得高聚物添加乙醇修饰改性的纳米钯/铁双金属颗粒。

本发明中所述高聚物为聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明中所述硼氢化盐为KBH₄或NaBH₄。

本发明中所述醋酸钯的乙醇溶液或氯钯酸钾的水溶液的质量百分比浓度为0.01-0.05%。

本发明高聚物添加乙醇修饰改性的纳米钯/铁双金属颗粒可用于水中2,4-二氯苯酚的催化还原降解，还可用于其他氯代有机物，染料，重金属等污染物的去除。