赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用制造技术

本发明专利技术提供两种赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，制备得到两种含不同单一晶面的赤铁矿纳米颗粒：菱形赤铁矿纳米颗粒(HNR)和立方体赤铁矿纳米颗粒(HNC)，能够有效的吸附并降解空气中的邻苯二甲酸酯类污染物，污染物处理效率高，所采用的纳米赤铁矿原料常见，成本低，制备简单，实用性强，能够用于大规模生产合成，对于室内空气中以及塑料大棚空气中邻苯二甲酸酯类污染的高效治理具有重要的意义。意义。

【技术实现步骤摘要】
赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用

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[0001]本专利技术属于环境污染物处理
，具体涉及赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用。

技术介绍
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[0002]邻苯二甲酸酯类物质又称为肽酸酯，是一类具有邻苯二酸甲酸结构的双酯类化合物，被广泛应用于塑料、农用地膜、涂料、墙纸、清洁剂、润滑油、个人护理品等工业用品和商品中。随着塑料老化等过程，邻苯二甲酸酯被逐渐释放进入环境，造成了大范围的环境污染。有研究报道农用地膜的大量使用导致农田土壤中邻苯二甲酸酯的浓度达到1232μg/g，由于邻苯二甲酸酯具有半挥发性，从墙面涂料释放到室内空气中邻苯二甲酸酯的检出浓度有的甚至高达720ng/m3。由于邻苯二甲酸酯具有内分泌干扰毒性，其环境污染和随之带来的对人体健康的威胁越发受到关注。
[0003]针对邻苯二甲酸酯的土壤和空气污染，目前仍然缺乏足够的重视，以及有效的降解技术和手段。土壤中的邻苯二甲酸酯尽管可以通过微生物降解，但是微生物在不同土壤背景和环境条件下如何保持活性是一个很大的挑战。而对于空气中的邻苯二甲酸酯目前还没有有效的降解手段，采用活性炭等传统吸附材料吸附可能是一种去除手段，但是吸附后的活性炭需要进一步妥善处理，如果不妥善处置，被吸附的邻苯二甲酸酯可能会被释放二次进入环境。光催化可能是另一种处理手段，但是需要光照激发的反应条件限定了该技术的使用场景。因此，采用矿物颗粒吸附邻苯二甲酸酯并继而催化其水解降解可能是更为有效且更为实用的一种降解技术。
[0004]尽管邻苯二甲酸酯具有易水解的酯基基团，但是，在环境条件下中性水溶液中其水解速率非常缓慢，其自身水解半衰期达到几年甚至几十年以上。由于邻苯二甲酸酯容易吸附在土壤颗粒或者矿物粉尘等固相颗粒物表面，矿物的表面催化效应有可能加速邻苯二甲酸酯的水解反应，特别是在干态条件下。前期的研究表明，在较为干燥的粘土矿物和铁氧化物表面，氯霉素抗生素能够发生快速水解，其水解速率显著快于水溶液条件下的水解速率。这是由于有限量的表面水分子不参与竞争矿物表面的水解反应活性位点。因此，通过控制矿物表面湿度，在干态条件下，邻苯二甲酸酯类物质有可能被强化降解。干态条件也更适用于土壤或者空气环境。
[0005]赤铁矿是一种常见的铁氧矿物。由于其具有可塑性极强的催化活性和环境友好性，被广泛应用于污染物催化降解等环境治理应用场景。赤铁矿的催化活性往往取决于其表面性质。某些案例也表明，赤铁矿的不同晶面对污染物的催化活性表现出极大的差异。到目前为止，赤铁矿晶面控制的反应已经被大量研究，包括光芬顿反应、催化氧化、水解、吸附等。其中，晶面控制的水解反应相关研究很少。赤铁矿的不同晶面对于邻苯二甲酸酯类物质的催化降解研究目前还没有相关研究报道。因此，对赤铁矿的晶面效应的掌握和利用也许可以发展为一种高效的强化邻苯二酸甲酸酯降解的技术手段。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供两种赤铁矿纳米材料，并将这两种赤铁矿纳米材料应用在邻苯二甲酸酯降解中。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，应用方法为：将赤铁矿纳米材料置于温度为25℃、湿度为76％的含有邻苯二甲酸酯类污染物的空气中，对邻苯二甲酸酯进行吸附，同时发生降解。
[0009]进一步的，所述赤铁矿纳米材料为菱形赤铁矿纳米颗粒，制备方法为：将Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2、甲酰胺溶解在纯水中，倒入高压反应釜，密封反应得到菱形赤铁矿纳米颗粒。
[0010]进一步的，所述Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2、甲酰胺的摩尔比为1:5:10，Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2和甲酰胺在混合溶液中的浓度分别为0.1mmol/mL、0.5mmol/mL和1mmol/mL。
[0011]进一步的，密封反应温度为160℃，反应时间为24小时。
[0012]进一步的，所述赤铁矿纳米材料为立方体赤铁矿纳米颗粒，制备方法为：将FeCl3·
6H2O和CH3COONH4溶解在纯水中，混合溶液中滴加氨水，并不断搅拌30分钟，然后将悬液倒入高压反应釜，密封反应得到立方体赤铁矿纳米颗粒。
[0013]进一步的，所述FeCl3·
6H2O、CH3COONH4的摩尔比为1:50，FeCl3·
6H2O、CH3COONH4在混合溶液中的浓度分别为0.0075mmol/mL和3.75mmol/mL。
[0014]进一步的，将FeCl3·
6H2O和CH3COONH4溶解在纯水后，滴加氨水，调节混合溶液的pH至11。
[0015]进一步的，密封反应温度为160℃，反应时间为24小时。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术制备的两种含不同单一晶面的赤铁矿纳米颗粒，在一度温度及湿度的环境下，能够有效的吸附降解邻苯二甲酸酯类污染物，仅以少量的纳米赤铁矿作为对应的空气净化材料就足以满足普通住宅的净化需求，对于污染物处理效率高。本专利技术所采用的纳米赤铁矿原料常见，成本低，制备简单，实用性强，能用于大规模生产合成，对于空气中邻苯二甲酸酯类污染物的高效去除治理具有重要的意义。
附图说明：
[0018]图1为本专利技术实施例1～2和对比例1所制备的三种赤铁矿纳米材料的扫描电镜(SEM)图，其中，a、e、i分别对应平面六边形纳米赤铁矿(HNP)、菱形纳米赤铁矿(HNR)和立方体型纳米赤铁矿(HNC)；
[0019]图2为本专利技术实施例1～2和对比例1所制备的三种赤铁矿纳米材料的透射电镜(TEM)图，其中，b、f、j分别对应HNP、HNR和HNC；
[0020]图3为本专利技术实施例1～2和对比例1所制备的三种赤铁矿纳米材料的高分辨透射电镜(HRTEM)图，其中，c、g、k分别对应HNP、HNR和HNC；
[0021]图4为本专利技术实施例1～2和对比例1所制备的三种赤铁矿纳米材料的选区电子衍射图(SAED)，其中，d、h、l分别对应HNP、HNR和HNC；
[0022]图5为本专利技术对比例1所制备的赤铁矿纳米材料HNP在76％的空气湿度下对直接添
加的DMP和DnBP的水解反应动力曲线图；
[0023]图6为本专利技术实施例1所制备的赤铁矿纳米材料HNR在76％的空气湿度下对直接添加的DMP和DnBP的水解反应动力曲线图；
[0024]图7为本专利技术实施例2所制备的赤铁矿纳米材料HNC在76％的空气湿度下对直接添加的DMP和DnBP的水解反应动力曲线图；
[0025]图8为本专利技术对比例1所制备的赤铁矿纳米材料HNP在水相条件下对直接添加的DMP和DnBP的水解反应动力曲线图；
[0026]图9为本专利技术实施例1所制备的赤铁矿纳米材料HNR在水相条件下对直接添加的DMP和DnBP的水解反应动力曲线图；
[0027]图10为本专利技术实施例2所制备的赤铁矿纳米材料HNC在水相条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用。2.根据权利要求1所述的赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，其特征在于，应用方法为：将赤铁矿纳米材料置于含有邻苯二甲酸酯类污染物的空气中，对邻苯二甲酸酯进行吸附，同时发生降解。3.根据权利要求1所述的赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，其特征在于，所述赤铁矿纳米材料为菱形赤铁矿纳米颗粒，制备方法为：将Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2、甲酰胺溶解在纯水中，倒入高压反应釜，密封反应后得到菱形赤铁矿纳米颗粒。4.根据权利要求3所述的赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，其特征在于，所述Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2、甲酰胺的摩尔比为1:5:10，Fe(NO3)3·
9H2O、HN2CONH2和甲酰胺在混合溶液中的浓度分别为0.1mmol/mL、0.5mmol/mL和1mmol/mL。5.根据权利要求3所述的赤铁矿纳米材料在邻苯二甲酸酯降解中的应用，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，王伟莉，宋振立，黄文，咸泽禹，魏超，
申请(专利权)人：南京卡佛科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：