[发明专利]一种铁基合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁基合金材料及其制备方法和应用，所述铁基合金材料含有如下原子个数百分比的成分：Fe：80％～85％，Si：2％～3％，B：10％～15％，P：2％～3％，C：0～2％。本发明的铁基合金材料在非晶形态下对偶氮染料具有良好的降解作用；将非晶形态的铁基合金材料进行退火处理，能够形成具有不同电动势且相伴生长的α‑Fe、Fe₃B、Fe₂C相纳米晶粒，在降解偶氮染料过程中，这些不同物相的纳米晶粒之间形成微电池发生微电池反应，使材料表面形成三维纳米腐蚀坑，由平整状态变成多孔状态，这有利于反应过程中材料反应比表面积的增大，进而进一步提升降解效率。

技术领域

本发明涉纳米合金以及废水处理技术领域，尤其涉及一种铁基合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

印染废水是造成水资源污染的重大根源之一。据统计，全球年均生产100多万吨染料，其中偶氮染料所占比重高达67％。偶氮染料作为一种重要的合成染料，呈现出各种各样的颜色，基本可覆盖整个可见光谱，且由于偶氮染料具有合成工艺简单，生产成本低，染色能力强的特点，因此被广泛应用于纺织品的染色。印染工业在进行着色的过程中产生大量的废水，大约有10％会在排放过程中直接或间接的进入环境。印染废水的成分复杂，含有多种不同类别的染料，具有色度深、毒性强、难降解和废水量多等特点，是难处理的工业废水之一。

当前处理印染废水的主要方法包括光化学氧化法、絮凝沉淀法和生物法等。其中光化学氧化法的原理是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基分解污染物。该法存在对紫外光的吸收范围窄、光能利用率较低的问题。在颜色较深的废水或是含有悬浮物较多的废水中，由于光无法透过废水，氧化剂接触不到光源而严重影响了催化效果。絮凝沉淀法由于处理过后会产生大量的淤泥需要处理而制约了其发展。另外，生物法虽然效果较好，但是对于不同环境的染料废水，需要配比不同比例的酶和菌种，目前仍处于探索阶段。

传统处理偶氮染料废水的方法存在着种种局限，如成本高、二次污染严重、处理繁琐等都制约着应用。近年来，有研究发现，零价铁作为降解催化材料有着优异的降解性能，然而这种方法降解偶氮染料需要的环境多为酸性条件，在这种环境下会产生大量的铁泥，在降解过程中零价铁上还会不断地沉积沉淀物，影响降解过程的进一步进行，这大大地增加了处理的成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铁基合金材料，对偶氮染料废水具有很好的降解效果。

同时，本发明还提供所述铁基合金材料的制备方法和应用。

具体地，本发明采取的技术方案如下：

本发明的第一方面是提供一种铁基合金材料，所述铁基合金材料含有如下原子个数百分比的成分：Fe：80％～85％，Si：2％～3％，B：10％～15％，P：2％～3％，C：0～2％。

根据本发明第一方面的铁基合金材料，至少具有如下有益效果：

本发明以Fe、Si、B、P和C制成铁基合金材料，其中Fe、P和C之间的原子半径差在12％以上且具有大的负混合焓，满足Inoue准则，得到的铁基合金材料具有稳定的非晶态组织，较大的原子半径差可以使多组元非晶合金具有更紧密的堆垛结构，紧密的堆垛结构使得原子在过冷液相区扩散更加困难，即抑制晶相形核，增加非晶合金的短程有序结构。发明人发现，Fe、Si、B、P和C组成得铁基合金对偶氮染料具有良好的降解作用。

在本发明的一些实施方式中，所述铁基合金材料含有如下原子个数百分比的成分：Fe：81％～83％，Si：2％～3％，B：10％～15％，P：2％～3％，C：0～1.5％。

在本发明的一些实施方式中，所述铁基合金材料含有如下原子个数百分比的成分：Fe：82％～83％，Si：2％～3％，B：10％～15％，P：2％～3％，C：0～1％。