[发明专利]一种负载铁的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了负载铁的复合材料，所述复合材料以碳材料为载体，在载体上负载有铁。该复合材料可以通过以下方法制备：将碳源和铁源混合，搅拌，干燥后进行煅烧，进而得到负载铁的复合材料。该复合材料不易团聚和被氧化，比表面积大，反应活性高，制备方法简便，原料易得。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种负载铁的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着近年来工业生产的快速发展，能源和环境污染问题一直受到人们的普遍关注。在污染废水处理中，有机染料是主要的污染之一，染料不但具有特定的颜色，而且结构复杂，以高分子络合物为多，结构很难被打破，生物降解性较低，大多都具有潜在毒性，在环境中的归趋依赖于很多未知因子，加之染料生产具有品种多、批量少、更新快的特点，致使染料废水难找到行之有效的处理方法，特别是其中的罗丹明B，其为最常见的污染物之一，且罗丹明B用来作为过食物添加剂，后研究发现是对人体有害的致癌物质，威胁人类健康。

相对于普通铁粉而言，纳米零价铁具有比表面积大，反应活性高，粒径小等优点，能够快速有效地去除土壤和水体环境中的多种污染物，因此最近受到了社会各界的广泛关注。然而，纳米零价铁在实际的应用中却非常受限制，存在一些问题：易团聚成大颗粒使其分散性较差，由于重力作用而沉降，而且稳定性较差，在空气中不易保存，会迅速被氧化，这很大程度的降低了纳米零价铁的使用利用率。

因此，亟需开发一种成本低廉、制备方法简便、不易团聚和不被氧化的复合材料及其制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：将碳源和铁源混合，搅拌，干燥后进行煅烧，进而得到负载铁的复合材料，该复合材料不易团聚和不易被氧化，比表面积大，反应活性高，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种负载铁的复合材料，所述复合材料以碳材料为载体，在载体上负载有铁。

所述碳材料为活性炭或石墨化碳，优选为石墨化碳(PGC)，优选地，提供所述碳材料的碳源为有机碳源，优选为碳氮化合物，更优选为三聚氰胺、二氰二胺、尿素、单氰胺中的一种或多种，尤其优选为三聚氰胺。

所述铁选自铁单质和铁的化合物之一或多种，

所述铁单质为零价铁，优选为纳米级铁，

所述铁的化合物为铁的氧化物或铁的碳化物，优选为铁的氧化物，

更优选地，所述碳材料负载铁的方式为嵌入式，优选铁通过化学键的方式嵌入碳骨架中。

第二方面，提供一种上述所述负载铁的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)，将碳源和铁源混合；

步骤(2)，将步骤(1)得到的混合物煅烧，得到负载铁的复合材料。

第三方面，提供第一方面或第二方面所述的负载铁的复合材料的应用，尤其是处理有机染料污水方面的应用。

根据本发明提供的负载铁的复合材料，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的负载铁的复合材料不易团聚和不易被氧化，稳定性好，重复利用性高，吸附能力强；

(2)本发明通过碳热还原法成功制备了负载铁的复合材料，其具有较高的比表面积和孔隙容积；

(3)本发明提供的负载铁的复合材料用于处理污染废水，特别是染料废水具有较好的去除效果和良好的发展前景；。

(4)本发明提供的制备方法具有操作简单，原料常规，易于实现的优点。

附图说明