一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法及用途技术

本发明专利技术涉及一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法及用途。在一个实施例中，该方法包括：称取20～60g绿茶加入1L蒸馏水中，80℃加热1h，冷却至室温后，过滤得绿茶提取液；将铁盐与铜盐制成混合溶液，350r/min30～70℃条件下搅拌10min，并在搅拌过程中，逐滴加入绿茶提取液；350r/min30～70℃条件下搅拌20min，制得绿色合成纳米零价铁铜悬浮液；将绿色合成纳米零价铁铜悬浮液抽滤，得到绿色合成纳米零价铁铜颗粒，并用去离子水和无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱40～70℃条件下干燥12～48h，研磨得到绿色合成纳米零价铁铜双金属材料。本发明专利技术实施例制备工艺简单，以廉价易得的绿茶提取液为生物活性还原剂，反应条件温和，极大的降低了生产成本，在修复铬污染地下水和土壤领域具有巨大的推广应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属纳米颗粒
，尤其涉及一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的绿色合成方法及用途。
技术介绍
纳米零价铁还原性强，比表面积大，已经成为水污染治理和土壤修复领域中一种具有潜力的新方向。但是由于纳米零价铁的强还原性，使其在修复应用中会发生腐蚀反应和氧化反应,形成铁的(氧)氢氧化物,降低了纳米零价铁的修复效率。在纳米零价铁体系中掺杂一些活性较低的金属形成纳米零价双金属材料后能促进电子转移加快反应速率,在一定程度上也可以防止钝化层的形成，在改性金属中铜作为温和的加氢催化剂因此被广泛使用，研究表明将纳米零价铁铜双金属的表面可以大大提高对污染物的修复效果。目前绝大部分的纳米零价双金属材料都是以硼氢化钠、硼氢化钾等化学药剂作为还原剂制备得到，会对土壤中的生物造成影响，产生二次污染，因此我们需要改进纳米材料的制备技术。绿色合成纳米零价铁材料是一种利用植物提取液中的生物活性还原剂，如多酚、黄酮、酶、蛋白质等将铁盐或亚铁盐还原为纳米零价铁的新技术，与传统方法相比，植物提取液绿色合成纳米零价铁材料避免使用有毒化学物质，降低能量消耗，具有经济性、环境友好和资源再利用等特点。铬在自然界主要以三价铬和六价铬的形式存在，六价铬主要来源于电镀、制革、印染等行业，是一种具有致癌性和致畸性有毒物质，环境中的六价铬通过食物链很容易进入人体细胞对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤。目前去除重金属铬的物理化学方法主要包括吸附、离子交换、膜分离法等，纳米零价铁铜双金属材料对六价铬有很好的吸附还原作用。制备纳米零价铁铜双金属材料的方法有很多种，化学法合成纳米材料均匀，设备投入小，但是合成纳米零价铁铜的还原剂大多存在毒副作用。因此，秉承绿色化学的设计理念，专利技术一种成本低廉、无毒副作用、操作简单的制备绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法及用途是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法及用途，以普遍易得的绿茶提取液作为还原剂代替化学还原剂，大大降低了材料成本，同时避免了六价铬修复过程中对环境的二次污染。第一方面，本专利技术实施例提供了一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法，该方法包括：(1)称取20～60g绿茶加入1L蒸馏水中，80℃加热1h，冷却至室温后，过滤得绿茶提取液；(2)将铁盐与铜盐制成混合溶液，350r/min30～70℃条件下搅拌10min，并在搅拌过程中，逐滴加入所述绿茶提取液；(3)350r/min30～70℃条件下搅拌20min，制得绿色合成纳米零价铁铜悬浮液；(4)将绿色合成纳米零价铁铜悬浮液抽滤，得到绿色合成纳米零价铁铜颗粒，并用去离子水和无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱40～70℃条件下干燥12～48h，研磨后得到绿色合成纳米零价铁铜双金属材料；其中，步骤(2)－(3)在氮气气氛下进行。优选地，铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁和硝酸亚铁中的一种或多种，铜盐为硫酸铜、氯化铜中的一种或两种。优选地，混合溶液铁、铜离子的总摩尔浓度之和为0.12mol/L。优选地，混合溶液中铁、铜元素摩尔比为1～7:1。优选地，绿茶提取液与混合溶液的体积比为0.5～2:1。第二方面，本专利技术实施例提供了一种用绿色合成纳米零价铁铜双金属材料修复铬污染地下水的方法，该方法包括：调节六价铬浓度为0.005～0.015g/L的地下水pH至3～9；将绿色合成纳米零价铁铜双金属材料按0.2～0.6g/L加入地下水中；25～40℃水浴振荡30min。第三方面，本专利技术实施例提供了改性绿色合成纳米零价铁铜悬浮液方法，该方法包括：将绿色合成纳米零价铁铜双金属材料与表面活性剂混合，350r/min25℃条件下搅拌20min，制得改性绿色合成纳米零价铁铜悬浮液。优选地，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、吐温、司班或β-环糊精中的一种。优选地，表面活性剂与改性绿色合成纳米零价铁铜悬浮液的质量比为1.25％～12.5％。第四方面，本专利技术实施例提供了一种用改性绿色合成纳米零价铁铜悬浮液修复铬污染土壤的方法，该方法包括：将浓度为0.5～1.5g/L的改性纳米零价铁铜悬浮液，600～2240mL/kg对六价铬污染量20～200mg/kg的土柱进行淋溶。本专利技术一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法及用途，将绿茶提取液作为生物还原剂制备绿色合成纳米零价铁铜双金属材料，绿茶提取液中的有机成分在合成过程中可以作为分散剂和掩蔽剂，大大的提高了绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的稳定性。本专利技术的绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的用途，通过调节铬污染地下水的pH值、绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的施加量及反应温度，水体中六价铬的去除率最高能达到99.56％；利用改性绿色合成纳米零价铁铜选悬浮液淋洗六价铬污染土壤，能有效降低铬污染土壤中六价铬的含量，不会对环境造成危害。附图说明图1为本专利技术实施例提供的绿色合成纳米零价铁铜双金属材料(SEM)图；图2为本专利技术实施例提供的土柱渗出液中六价铬浓度示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术实施例提供的绿色合成纳米零价铁铜双金属材料(SEM)图。如图1所示，本专利技术以绿色合成方法制备得到的纳米零价铁铜双金属材料，在3000倍电镜下，绿色合成纳米零价铁铜颗粒分散均匀，颗粒较小，呈珊瑚状结构，体现了本方法合成的绿色合成纳米零价铁铜双金属材料具有良好的分散性及稳定性。实施例1称取40g绿茶加入1L蒸馏水，80℃加热1h，冷却至室温过滤得绿茶提取液，将10mmol硫酸亚铁与2mmol氯化铜制成总摩尔浓度为0.12mol/L的混合溶液，取50mL混合液350r/min45℃条件下搅拌10min，并在搅拌过程中，逐滴加入100mL绿茶提取液，滴加绿茶提取液结束后350r/min45℃条件下继续搅拌20min，将反应后的混合溶液即时抽滤，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱45℃条件下干燥12h,研磨后得到绿色合成纳米零价铁铜双金属材料。实施例2称取50g绿茶加入1L蒸馏水，80℃加热1h，冷却至室温过滤得绿茶提取液，将4.8mmol硝酸亚铁与1.2mmol硫酸铜制成总摩尔浓度为0.12mol/L的混合溶液，取20mL混合液350r/min30℃条件下搅拌10min，并在搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取20～60g绿茶加入1L蒸馏水中，80℃加热1h，冷却至室温后，过滤得绿茶提取液；(2)将铁盐与铜盐制成混合溶液，350r/min 30～70℃条件下搅拌10min，并在搅拌过程中，逐滴加入所述绿茶提取液；(3)350r/min 30～70℃条件下搅拌20min，制得绿色合成纳米零价铁铜悬浮液；(4)将所述绿色合成纳米零价铁铜悬浮液抽滤，得到绿色合成纳米零价铁铜颗粒，并用去离子水和无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱40～70℃条件下干燥12～48h，研磨得到绿色合成纳米零价铁铜双金属材料；其中，步骤(2)－(3)在氮气气氛下进行。

【技术特征摘要】
1.一种绿色合成纳米零价铁铜双金属材料的方法，其特征在于，包括以
下步骤：
(1)称取20～60g绿茶加入1L蒸馏水中，80℃加热1h，冷却至室温后，
过滤得绿茶提取液；
(2)将铁盐与铜盐制成混合溶液，350r/min30～70℃条件下搅拌10min，
并在搅拌过程中，逐滴加入所述绿茶提取液；
(3)350r/min30～70℃条件下搅拌20min，制得绿色合成纳米零价铁铜
悬浮液；
(4)将所述绿色合成纳米零价铁铜悬浮液抽滤，得到绿色合成纳米零价
铁铜颗粒，并用去离子水和无水乙醇洗涤，放入真空干燥箱40～70℃条件下
干燥12～48h，研磨得到绿色合成纳米零价铁铜双金属材料；
其中，步骤(2)－(3)在氮气气氛下进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐为氯化亚铁、硫
酸亚铁和硝酸亚铁中的一种或多种，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜中的一种或
两种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液铁、铜离子
的总摩尔浓度之和为0.12mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中铁、铜
元素摩尔比为1～7:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绿茶提...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝方，马少云，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14