[发明专利]一种铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料、其制备方法及用途。所述复合材料包括铁铜双金属及负载在所述铁铜双金属表面的硫化亚铁，所述铁铜双金属中的铜负载在铁表面。所述复合材料具有较高的活性和反应选择性，可用于含铬污水处理、铬污染地下水修复等领域。所述制备方法包括：将铜盐溶液与铁粉进行一次混合，然后与碱金属硫化盐溶液进行二次混合，得到所述的铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料。所述制备方法回收了铜离子与铁粉置换过程产生的Fe²⁺，具有步骤简单、经济有效的优点。

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，具体涉及一种铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料、其制备方法及用途。

背景技术

水环境的污染问题是主要的环境问题之一，零价铁作为一种不会产生二次污染物，且对多种污染物有去除效果的环境友好型材料，越来越多的研究者将零价铁应用于水处理，但目前还存在的主要问题是零价铁表面容易钝化，从而降低反应活性。为了增加零价铁的活性，研究者们提出对许多对策，如酸洗零价铁、纳米零价铁、双金属等。

CN108249524A公开了一种零价铁-铁铜微电解填料及其制备方法，其制备方法主要包括：(1)在零价铁表面镀一层致密的铜制备铁铜双金属；(2)清洗与干燥；(3)混合得到填料；该专利中的材料利用铁铜微电解提高了零价铁的活性，增加了零价铁的利用效率，但该材料还存在钝化层形成过快，零价铁的反应选择性降低。

CN105195758A公开了一种纳米零价铁铜双金属颗粒的制备方法及用途。所述制备方法包括以下步骤：将铁盐和铜盐按摩尔比为3～10:1加入三口烧瓶；取50mL～100mL的乙醇溶液加入三口烧瓶，20℃～60℃水浴搅拌10～30min；将硼氢化盐溶液加入三口烧瓶中，搅拌10～40min后，抽滤得到沉淀物；将沉淀物分别用无水乙醇和丙酮清洗后抽滤，放入真空干燥箱25℃～80℃条件下干燥1h～24h，得到纳米零价铁铜双金属颗粒。该发明得到的纳米材料活性很高，应用时容易与水直接反应，导致材料失活。

但随着研究的深入，研究者们发现：在水环境体系中，零价铁并非一种直接的还原剂，零价铁氧化生成的Fe²⁺起到关键的还原作用。近几年来，硫化亚铁本身具有还原性，是自然界中常见的黄铁矿的前驱体，环境友好的硫化亚铁逐渐成为研究热点。

CN106536097A公开了一种铁-硫化亚铁复合体的制备方法，所述方法为：质量比为1:5～60的单质硫粉和硫化铁粉或者质量比为1:5～60的硫铁矿粉和微米级铁粉混合得到混合原料，混合原料置于球磨机的球磨罐内，球磨罐内装有研磨介质，球磨罐内为真空环境或惰性气体气氛，开启球磨机，研磨速度400～4000rpm，研磨2～30小时，研磨后分离研磨介质与产品，制得粒径在10μm以下的铁-硫化亚铁复合体。该发明中制备的铁-硫化亚铁复合体虽然提高了零价铁的电子选择性，但零价铁的利用率比较低。

基于现有技术的研究，如何开发一种铁铜双金属复合材料，提高零价铁的反应活性和材料的选择性，同时缩短制备工艺流程，提高原料的利用率，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料、其制备方法及用途。所述复合材料中，通过形成铜铁微小原电池提高了零价铁的反应活性，又通过在铁铜双金属表面负载硫化亚铁提高材料的反应选择性；所述制备方法工艺简单，经济有效，在含铬污水处理和地下水修复等方面有良好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种铁铜双金属负载硫化亚铁复合材料，所述复合材料包括铁铜双金属及负载在所述铁铜双金属表面的硫化亚铁，所述铁铜双金属中的铜负载在铁表面并部分覆盖铁表面。

本发明中，所述“铜铁双金属”是指铜单质和铁单质形成的双金属。