[发明专利]改性铁铜双金属纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性铁铜双金属纳米颗粒及其制备方法，该改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，其中壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。其制备方法包括将壳聚糖溶液与硫酸亚铁溶液混合，滴加NaHB₄溶液进行液相还原反应，滴加硫酸铜溶液进行原位置换反应，得到改性铁铜双金属纳米颗粒。本发明的改性铁铜双金属纳米颗粒具有分散性好、还原性强、使用寿命长等优点，是一种具有较好应用前景的能够用于原位修复重金属污染地下水的环境友好型材料。该改性铁铜双金属纳米颗粒的制备方法具有操作简便、成本低廉、清洁无污染等优点。

技术领域

本发明属于纳米材料的制备领域，涉及一种改性铁铜双金属纳米颗粒及其制备方法，具体涉及一种壳聚糖改性铁铜双金属纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展和城镇化进程的加快，大量未处理工业废水，固体废弃物的任意堆放，以及大量农药、化肥的使用，使得多种重金属持续不断地进入环境，渗入地下水。重金属作为一种持久性污染物已经受到了广泛关注和重视。由于重金属具有高稳定性和难降解性，难于治理。因此，治理重金属污染地下水已经成为全球性环境难题，对其治理迫在眉睫。

目前，国内外治理重金属污染地下水的常用方法主要为抽出处理法和原位修复法，其中原位处理法即可渗透反应墙技术，一般根据不同污染场地特点，在反应墙中添加相应化学试剂。通常情况下纳米零价铁是广泛应用于可渗透反应墙技术中的反应剂，但是纳米零价铁在实际的场地应用中存在以下问题：在使用过程中容易团聚、易被氧化，限制了纳米零价铁的迁移性和还原性，从而影响材料的反应活性和处理效率。与纳米零价铁相比，双金属纳米零价铁可以明显提高反应活性和处理效率，但是双金属纳米零价铁在使用过程中仍然存在易团聚、易被氧化等问题，无法满足实际应用需求，且现有的双金属纳米零价铁多以贵金属作为掺杂成分，贵金属价格昂贵，还可能存在潜在的生态毒性。针对上述问题，现有技术中通过采用淀粉或羧甲基纤维素钠对双金属纳米零价铁材料进行改性，虽然在一定程度上缓解了双金属纳米零价铁存在的易团聚、易被氧化等问题，但是这些改性双金属纳米零价铁材料的颗粒粒径较大、分散不均匀、活性不高，用于修复重金属污染地下水时仍未能获得较好的修复效果。另外，这些改性双金属纳米零价铁的制备方法存在制备过程复杂、制备成本高、所用分散剂难以生物降解等问题，限制了材料在治理重金属污染地下水领域的推广和应用。因此，如何全面改善现有双金属纳米零价铁材料中存在的问题，以获得一种分散性好、还原性强、使用寿命长的改性铁铜双金属纳米材料以及与之匹配的制备过程简单、成本低廉、清洁无污染的改性铁铜双金属纳米材料的制备方法，对于治理重金属污染地下水具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种分散性好、还原性强、使用寿命长的改性铁铜双金属纳米颗粒，还提供了一种制备过程简单、成本低廉、清洁无污染的改性铁铜双金属纳米颗粒的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种改性铁铜双金属纳米颗粒，所述改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒；所述壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。

上述的改性铁铜双金属纳米颗粒中，进一步改进的，所述壳聚糖与铁铜双金属纳米颗粒的质量比为1％～4％。

上述的改性铁铜双金属纳米颗粒中，进一步改进的，所述改性铁铜双金属纳米颗粒的粒径为5nm～20nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种改性铁铜双金属纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖溶液与硫酸亚铁溶液混合，得到混合溶液；

(2)将NaHB₄溶液滴加到步骤(1)中的混合溶液中进行液相还原反应，得到悬浊液；

(3)将硫酸铜溶液滴加到步骤(2)的悬浊液中进行原位置换反应，得到改性铁铜双金属纳米颗粒。