本发明专利技术公开了Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒的制备方法，采用液相还原法，以PVP作为稳定剂，以NaBH4作为还原剂，分步加入二价铁离子和镍离子进行还原，制备出的Ni/Fe双金属纳米颗粒为规则的面心立方体结构，粒径分布均匀，比表面积大，稳定度好，不易发生聚合现象。本发明专利技术制备工艺可控性较强，操作简便，反应条件温和，为进一步工业化生产提供可能。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本专利技术申请是母案申请"Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒及其制备方法和应 用"的分案申请，母案申请号为201410008400. 7,申请日为2014年1月2日。
本专利技术属于纳米材料
，更加具体地说，涉及一种面心立方体纳米晶体颗 粒的制备方法，具体涉及一种以PVP作为大分子模板，利用液相还原法制备Ni/Fe双金属面 心立方体纳米晶体颗粒的方法。
技术介绍
多氯联苯（PolychlorinatedBiphenyls，简称PCBs)是环境中一种典型的持久性 有机污染物。由于它具有较高的化学惰性、热稳定性、阻燃性、导热性和绝缘性，曾广泛应用 于电力工业、塑料加工业、化工和印刷等领域。据世界卫生组织（WHO)统计报道，自上个世 纪20年代开始生产以来，至80年代末，全世界共生产了约2X107t工业PCBs，其中约31% 排放到环境中。由于PCBs具有生物积累性和"三致"作用，使其能够在全球范围内长距离 迀移，并且在其迀移、转化过程中，可被生物富集放大，其浓度水平可能提高数十倍甚至上 百倍，对生态环境和人体健康产生极大的威胁。联合国环境规划署将其列为全球优先控制 的12种持久性有毒有机污染物之一，并且大多数工业化国家在20世纪70年代后，已经停 止生产多氯联苯，但是由于其性质稳定，不易在环境中降解，多氯联苯对环境的污染还将持 续很长一段时间。 鉴于PCBs在水体中存在的普遍性，近十几年来国内外学者针对PCBs的降解开展 了一系列的研宄，研宄表明，PCBs降解的关键步骤是脱氯反应，采用的方法主要有氢化法、 氯解法、硫化还原法和金属还原法等。其中，利用金属还原法处理多氯联苯是目前最活跃的 一项研宄技术，具有很大的潜能，在国外甚至被认为是最有应用前景的方法之一。零价金属 由于具有很强的还原性，且廉价易得，因此可作为还原剂，使多氯联苯脱去氯原子，从而降 低多氯联苯的毒性。常用的零价金属有铁、铝、镁、锌和锡等，在众多零价金属中利用零价铁 及其化合物还原去除卤化有机物和多氯联苯的研宄最多，且铁对于环境是没有危害的，所 以成为比较常用的多氯联苯催化脱氯方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于降解多氯联苯的Ni/Fe双 金属面心立方晶体纳米颗粒的制备方法，该制备方法操作简便，反应条件温和，反应过程易 控，对环境友好，且制得的反应产品稳定，不易发生聚合现象。 Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒及其制备方法，按照下述步骤进行制备： 步骤1，将4-5质量份的PVP溶于去离子水中，通过磁力搅拌充分混勾，得到质量 体积浓度为8 - 10 %的PVP溶液； 步骤2,将FeSO4WH2O溶解在溶剂中，以得到二价铁的溶液，所述溶剂由PVP溶液、 去离子水和无水乙醇组成，所述PVP溶液、去离子水和无水乙醇的体积比为3 : (9 - 10): (8 - 10)，优选体积比为3 :9 :8 ;选择惰性气体通入溶剂中以去除氧，其中所述惰性气体为 氮气或者氩气或者氦气，除氧时间为20- 30min; 步骤3,向步骤2制备的二价铁溶液中，滴加NaBH4溶液，其中n(Fe2+)和n(BH4_) 的摩尔比例1 :2,为使还原反应充分进行，优选过量的NaBH4溶液，所述NaBH4溶液由NaBH 4 粉末溶于无水乙醇和去离子水的混合溶液中，其中所述无水乙醇和去离子水和体积比为2 : 3 ;在15 - 20min内完成滴加，滴加结束后在转速为1500- 2000r/min的机械搅拌条件下搅 拌20- 30min ; 步骤4,将步骤3完成后得到的零价Fe纳米颗粒洗涤后置于无水乙醇中，并向其中 滴加NiCl2 ? 6H20无水乙醇溶液，所述滴加在15 - 25min内完成，在1000- 1500r/min的机 械搅拌条件下充分混合，滴定结束后，混匀20-40min，所述镍的用量为二价铁（即铁元素） 质量的2%-5%。 步骤5,在完成上述制备过程后即机械搅拌结束后，用磁选法收集，得到的Ni/Fe 双金属纳米颗粒用无水乙醇洗涤3次，得到最终不含杂质的产品。 依据上述技术方案的Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒在去除多氯联苯中的 应用。 在本专利技术的技术方案中分步骤实现如下整个反应过程： Fe (H2O) 62++2BH4--Fe I +2Be (OH) 3+7H2个Ni2++Fe〇-Fe2++NiI 在这一过程中，首先生成铁，然后在加入元素镍，以和铁进行反应，由于元素镍的 添加量较少且体系在持续机械搅拌的条件下进行充分混合和反应，在滴定反应结束后，即 可形成镍和铁的复合纳米颗粒。 在本专利技术的技术方案中，金属Ni起催化剂的作用，可以加快零价铁的脱氯效率， 通常选用廉价易得的Ni/Fe双金属纳米颗粒降解多氯联苯。选用的液相还原法具有操作简 单，过程可控性强，成本也较低等优点，通常选用硼氢化钠液相还原法制备Ni/Fe双金属纳 米颗粒，但制备出的纳米颗粒易发生团聚，影响降解效率，所以在液相制备过程中添加稳定 剂PVP(K30)，PVP(K30)既能防止纳米粒子的团聚，也不会对双金属体系的降解过程产生影 响。与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果为： (1)本专利技术所需反应设备简单、设备成本也较低。 (2)本专利技术双金属制备工艺可控性较强，操作简便，反应条件温和，为进一步工业 化生产提供可能，PVP(K30)廉价易得，广泛应用于医药和精密化工行业。 (3)本专利技术所制得的Ni/Fe双金属纳米面心立方晶体颗粒比表面积大，均匀分散 且不易发生聚合，产品结构稳定，通过扫描式电子显微镜观察得，生成的Ni/Fe双金属纳米 颗粒为规则的面心立方体，粒径分布均匀集中在50-150nm之间，比表面积为30-35m2/g， 对多氯联苯的去除能力远远高于纳米铁颗粒。【附图说明】 图1为本专利技术制备的Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒的扫描电子显微镜 (SEM)图片。 图2为本专利技术制备的Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒用于降解水中PCB77 时，测量浓度C与起始浓度Ctl的比例随时间（h)的变化曲线图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。 实施例1 (1)将4gPVP(K30)溶于去离子水中，通过磁力搅拌充分混勾，定容至50ml，得到质 量体积浓度为8 %的PVP溶液。 (2)取如（1)所述的的7. 5mlPVP溶液溶于去离子水与无水乙醇的混合溶液中，转 入三口瓶内，通氮除氧30min。该溶液总体积为50ml，PVP溶液7. 5ml，去离子水22. 5ml，乙 醇20ml，体积比例为3:9:8。 (3)称取0? 417gFeS04 ? 7H20粉末加入上述溶液中，在转速为2000r/min的机械 搅拌条件下混匀20min，使得FeSO4 ? 7H20粉末充分溶解，此时FeSO4 ? 7H20的摩尔浓度为 0.03mol/L〇 ⑷缓慢向三口瓶内滴加NaBH4溶液，按照n(Fe2+)和n(BH4一）比例1:2,NaBH4S 0. 003mol，为使还原反应充分进行，配置NaBH4溶液时称稍过量的NaBH4粉末，称量0. 125g 的似8氏粉末溶于4ml无水乙醇和6ml去离子水的混合溶液中，搅拌均匀后得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行制备：步骤1，将4—5质量份的PVP溶于去离子水中，通过磁力搅拌充分混匀，得到质量体积浓度为8—10%的PVP溶液；步骤2，将FeSO4·7H2O溶解在溶剂中，以得到二价铁的溶液，所述溶剂由PVP溶液、去离子水和无水乙醇组成，所述PVP溶液、去离子水和无水乙醇的体积比为3：（9－10）：（8－10）；选择惰性气体通入溶剂中以去除氧，除氧时间为20—30min；步骤3，向步骤2制备的二价铁溶液中，滴加NaBH4溶液，其中n(Fe2+)和n(BH4—)的摩尔比例1：2，所述NaBH4溶液由NaBH4粉末溶于无水乙醇和去离子水的混合溶液中，其中所述无水乙醇和去离子水和体积比为2：3；在15—20min内完成滴加，滴加结束后在转速为1500—2000r/min的机械搅拌条件下搅拌20—30min；步骤4，将步骤3完成后得到的零价Fe纳米颗粒洗涤后置于无水乙醇中，并向其中滴加NiCl2·6H2O无水乙醇溶液，所述滴加在15—25min内完成，在1000—1500r/min的机械搅拌条件下充分混合，滴定结束后，混匀20—40min，所述镍的用量为二价铁质量的2％—5％；步骤5，在完成上述制备过程后，用磁选法收集后进行洗涤，得到Ni/Fe双金属面心立方晶体纳米颗粒。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛国柱，赵林，丁舒，吕倩倩，齐云，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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