一种负载型双金属纳米复合材料MWCNTs-Pd/Fe的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载型双金属纳米复合材料MWCNTs

【技术实现步骤摘要】
Journal,2015,273:45
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471)。SiO2‑
nZVI体系比nZVI的抗氧化能力和还原能力更强，对2,4
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DCP进行降解实验，发现体系中的Cl
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浓度远高于零价铁(万俊杰.SiO2包覆纳米铁的制备及用于难降解有机物2,4
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DCP降解研究[D].华南理工大学.2014:78
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90)。有机蒙脱石负载型纳米铁的比表面积为38.1m2/g，纳米零价铁仅为24.3m2/g，此外发现负载型纳米铁的聚集程度和颗粒大小都明显降低。(黎淑贞,吴萍霄.有机蒙脱石负载纳米铁的制备与应用[J].矿物学报,2010,30(S1):132
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133)。
[0005]多壁碳纳米管(MWCNTS)拥有独特的中空管腔结构、优良的电子传递性质、吸附性能、力学和热力学稳定性能，是一种良好的催化剂载体。此外，超声波技术因操作简单、周期短、效率高等优点而在纳米材料制备方面倍受关注，对利用超声波“声空化”效应来制备纳米铁及纳米铁系等物质，从而增加其分散性的研究报道已证实该技术的可行性(赵德明,张佩.一种制备纳米级零价铁及纳米级双金属Cu/Fe的方法,ZL 201410554866.7,2017
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01
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11)，同时超声波在液相介质中产生冲击波和微射流，使整个系统得到充分振动，影响纳米材料沉淀的形成，可以增强体系间的传质，强化界面间的化学反应和传递过程，促进反应表面的更新，能够增大纳米颗粒表面的活化面积，有效防止纳米零价铁表面在制备过程中钝化层的生成(Zhang Z,Lv X S,Baig S A.Catalytic dichlorination of 2,4
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dichlorophenol by Ni/Fe nanoparticles in the presence of humic acid:intermediate products and some experimental parameters[J].Journal of Experimental Nanoscience,2014,9(6):603
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615)。Xu Jiang等在制备MWCNTs
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Pd/Fe时也用到超声波，但其超声波只应用在物理混合的前处理过程，只是简单对溶液中的物质进行分散，而在材料合成的反应过程中却没有使用超声波，同时在处理2,4
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DCP时Xu Jiang等只探究了2,4
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DCP的去除率，反应5h后2,4
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DCP去除率为95.2％，此时根据溶液中产物的含量计算得到脱氯率不足50％，不能彻底对氯酚无害化降解(Xu J,Sheng T,Hu Y,et al.Adsorption
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dechlorination of 2,4
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dichlorophenol using two specified MWCNTs
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stabilized Pd/Fe nanocomposites[J].Chemical Engineering Journal,2013,219:162
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173)。然而超声波对纳米复合材料制备的调控在反应过程中最为突出，在制备反应过程中引入超声波会引起局部高温、高压、强电场等迅速的能量变化，引发热学、化学、力学等多种效应，对沉积相晶核的形成与生长具有明显的提升。此外，超声波具有高温分解作用、分散作用和剪切破碎作用等，对反应生成的固体表面的形态、组成、结构以及化学反应活性产生影响。本专利技术将超声波应用于纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的整个制备过程中，利用其“声空化”效应强化材料制备反应过程，改善纳米复合材料形态、组成和结构并提高其化学反应活性。。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对纳米零价铁在污染物处理过中存在的问题，利用引入双金属Pd作为加氢催化剂提高反应活性、引入多壁碳纳米管作为负载提高纳米复合材料的分散性，并利用多壁碳纳米管优良的物理、化学特性与Pd/Fe体系发挥吸附——还原协同作用，与此同时将超声波应用于负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的整个制备反应过程，利用超声波的空化作用，促进纳米复合材料表面更新，防止表面钝化层的生成，并使其充分分散，减少团聚，制备得到粒径小、比表面积大、具有较高反应活性和便于回收的负载型双金属纳米复
合材料MWCNTs
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Pd/Fe。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种超声波强化反应制备的负载型双金属纳米复合材料在对溶液中2,4
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DCP脱氯处理的应用。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供一种负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的制备方法，所述方法为：在超声波条件下、保护气体中，将可溶性亚铁盐、多壁碳纳米管加入无氧去离子水中，混合均匀，得到混合溶液，滴入硼氢化钠水溶液，第一次反应20
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40min(在本专利技术的一个实施例中为30min)，加入六氯钯酸钾水溶液，继续第二次搅拌反应1
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1.5h(在本专利技术的一个实施例中为1h)，结束超声，所得反应液经后处理，得到所述负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe；所述可溶性亚铁盐与多壁碳纳米管的质量比为30
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54:1(优选36：1)；所述可溶性亚铁盐与硼氢化钠水溶液所含硼氢化钠的摩尔比为1：2
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2.3(优选1：2.3)；所述可溶性亚铁盐所含铁的质量为所述六氯钯酸钾水溶液中所含钯质量的0.4～0.6％(优选0.4％)。
[0010]当可溶性亚铁盐与多壁碳纳米管的质量比过大时，多壁碳纳米管的吸附位点急剧减少，催化效果不好。当钯化率低于0.4％时，催化效果不好，当钯化率高于0.6％时，会造成钯的浪费。
[0011]进一步，所述保护气体为氮气，也可以是惰性气体。进一步，第一次反应和第二次搅拌反应都在室温下进行，操作温度通常为20～25℃；
[0012]更进一步，第二次搅拌反应的搅拌速度为400r/min。
[0013]进一步，所述超声波的频率为40～80kHz，功率为90～180W；在本专利技术的一个实施例中，所述超声波的频率为40kHz，功率为150W。
[0014]进一步，所述的可溶性亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁中的一种或两种以上的混合物，优选硫酸亚铁。本领域人员应当知晓，所述的可溶性亚铁盐可以水合盐的形式加入。
[0015]进一步，所述混合溶液中，可溶性亚铁盐的浓度为30～60g
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‑1。在本专利技术的一个实施例中为40g
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‑1。进一步，所述硼氢化钠水溶液的浓度为0.28
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的制备方法，其特征在于所述方法为：在超声波条件下、保护气体中，将可溶性亚铁盐、多壁碳纳米管加入无氧去离子水中，混合均匀，得到混合溶液，滴入硼氢化钠水溶液，第一次反应20
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40min，加入六氯钯酸钾水溶液，继续第二次搅拌反应1
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1.5h，结束超声，所得反应液经后处理，得到所述负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe；所述可溶性亚铁盐与多壁碳纳米管的质量比为30
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54:1；所述可溶性亚铁盐与硼氢化钠水溶液所含硼氢化钠的摩尔比为1：2
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2.3；所述可溶性亚铁盐所含铁的质量为所述六氯钯酸钾水溶液中所含钯质量的0.4～0.6％。2.如权利要求1所述的负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的制备方法，其特征在于：所述保护气体为氮气。3.如权利要求1所述的负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的制备方法，其特征在于：所述超声波的频率为40～80kHz，功率为90～180W。4.如权利要求1所述的负载型双金属纳米复合材料MWCNTs
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Pd/Fe的制备方法，其特征在于：所述的可溶性亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、碳酸亚铁中的一种或两种以上的混合物。5.如权利要求1所述的负载型...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德明，王琛瑶，张建庭，吴纯鑫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：