一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，属于土壤修复剂技术领域，包括以下步骤：(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜；(2)采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。本发明专利技术还提供了一种采用上述方法制备的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜，以及将其作为重金属污染土壤修复剂使用。本发明专利技术的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜，解决了纳米零价铁作为土壤修复剂单分散性差、易团聚且易氧化的问题，对土壤中的重金属离子污染物具有较好的去除能力。

【技术实现步骤摘要】
一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜及制备方法和应用
本专利技术属于土壤修复剂
，具体涉及一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜及制备方法和应用。
技术介绍
近年来，世界范围内的土壤污染日趋严重。在土壤质量直接影响粮食生产安全的大背景下，以全社会人群健康为考虑的土壤修复研究获得持续关注。在众多土壤污染物当中，重金属离子污染物具有极其典型的特点。其难以被土壤中的微生物分解代谢，并具有迁移性小及易于在动植物体内富集积累的特点，一方面影响大量植物的生长，尤其是农作物的正常生长。一方面会富集于动植物体内，其持续累积将会直接导致动植物出现恶性病症，富集于人体内亦会导致多类型肿瘤等恶性疾病。当前，土壤修复研究方兴未艾。大量研究表明，纳米零价铁在土壤污染修复领域具有极大的应用空间。其本身即具有大量应用优势，如使用成本较低、绿色无污染、在水体污染的修复领域业已具有大量的应用实例，如水体中含氯有机污染物及重金属离子的去除等。在土壤的原位修复领域，纳米零价铁亦被寄予厚望。依托其上述特性优势，当前研究者提出若能有效克服纳米零价铁在土壤环境中的氧化、增强其快速吸附性能，将为其未来大范围实际应用提供可能。围绕上述问题，后续一系列改进途径被相继提出，诸如生物炭负载、蒙脱土负载及云母片负载等。上述改进方法一定程度上克服了纳米零价铁的应用障碍，然而其它的改性或改进途径依然在不断的探索之中。以提高纳米零价铁的环境稳定性、单分散性及扩大其比表面积为考虑，传统的有机共轭聚合物材料具有特殊优势，如聚咪唑本身即用于金属的防锈防腐蚀领域。若能以此为基础，制备高比表面的共轭聚合物材料，并实现其对纳米零价铁的有效负载，将可能促进该纳米粉体大范围的土壤修复应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜及制备方法和应用，解决纳米零价铁作为土壤修复剂单分散性差、易团聚且易氧化的问题。本专利技术的目的可通过以下的技术措施来实现：本专利技术提供了一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜；(2)采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。进一步地，结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜的过程如下：在CHI-660型电化学工作站上采用循环伏安法电化学聚合制备聚咪唑，其间加入氧化剂进行化学掺杂和造孔。进一步地，结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜中，是在三电极体系下，采用铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，电解液为咪唑单体与稀硫酸的混合溶液，稀硫酸的浓度为0.2～1.2mol/L，氧化剂为MnO2。进一步地，电化学聚合电参数控制如下：聚合电压为0.2～4.0V，扫描速率2～20mV/s，扫描周期为15～80圈；化学参数控制如下：在400mL稀硫酸中加入2～20mL咪唑单体，随后加入0.02～1.80gMnO2氧化剂。进一步地，在结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜完毕后，还包括依次用稀盐酸、乙醇和蒸馏水清洗工作电极，轻轻从工作电极上取下产物，干燥备用。进一步地，采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的过程如下：在FeSO4溶液中加入多孔聚咪唑纳米薄膜，再加入还原剂，反应完毕后过滤，再洗涤、干燥固相产物即得到负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。进一步地，还原剂为0.75mol/L的NaBH4溶液，FeSO4溶液的浓度为0.25～1mol/L。进一步地，采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的过程如下：取100mLFeSO4溶液置于三口烧瓶中，随后加入0.5～2.4g多孔聚咪唑纳米薄膜，在氮气的保护下，边搅拌边匀速滴入0.2～0.5mLNaBH4溶液，之后继续搅拌反应20～80min，反应完毕后过滤分离得到固相产物，然后用去离子水及乙醇洗涤固相产物，并置于60℃条件下真空干燥5～12h，即得到负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。本专利技术还提供一种采用如上所述的制备方法制得的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。本专利技术还提供一种如上所述的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的应用，将其作为重金属污染土壤修复剂使用。本专利技术的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，具有以下有益效果：(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜，与现有技术中采用电化学聚合制备聚咪唑薄膜相比，充分利用最常用的化学氧化法，在电化学聚合的质子酸环境中，通过氧化剂(例如MnO2)氧化咪唑单体，一方面得到化学掺杂的聚咪唑化合物薄膜，另一方面通过适当氧化条件下的聚合反应，实现聚合物表面的造孔过程，扩大材料的比表面积，以提高材料的整体土壤修复性能。(2)与采用无多孔聚咪唑纳米薄膜负载的纳米零价铁相比，本专利技术的多孔聚咪唑纳米薄膜负载的纳米零价铁，一方面可以降低单纯纳米零价铁的环境氧化程度，防止其在应用前期被环境中的水分及其他物质氧化，延长其应用周期；另一方面，经由氧化态聚咪唑薄膜的负载，可有效防止零价铁纳米粒子的团聚，提高其单分散能力以及后续的吸附性能，达到增强其修复土壤性能的目的。(3)本专利技术的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜对土壤中的重金属离子污染物具有较好的去除能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例1制备得到的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的SEM图；图2是本专利技术实施例1制备得到的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的铁元素分布图；图3是本专利技术实施例1制备得到的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的红外光谱图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。本专利技术提供了一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜；(2)采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。本专利技术通过将纳米零价铁负载于多孔聚咪唑纳米薄膜上，一方面可以极大限制纳米零价铁流失，相较常规工艺而言对纳米零价铁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜；/n(2)采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜；
(2)采用液相还原法制备负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜。


2.根据权利要求1所述的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜的过程如下：
在CHI-660型电化学工作站上采用循环伏安法电化学聚合制备聚咪唑，其间加入氧化剂进行化学掺杂和造孔。


3.根据权利要求2所述的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜中，是在三电极体系下，采用铂片电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，电解液为咪唑单体与稀硫酸的混合溶液，稀硫酸的浓度为0.2～1.2mol/L，氧化剂为MnO2。


4.根据权利要求3所述的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，电化学聚合电参数控制如下：聚合电压为0.2～4.0V，扫描速率2～20mV/s，扫描周期为15～80圈；
化学参数控制如下：在400mL稀硫酸中加入2～20mL咪唑单体，随后加入0.02～1.80gMnO2氧化剂。


5.根据权利要求1所述的负载纳米零价铁的多孔聚咪唑纳米薄膜的制备方法，其特征在于，在结合电化学聚合及化学氧化法制备多孔聚咪唑纳米薄膜完毕后，还包括依次用稀盐酸、乙醇和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，曹楠，李涛，
申请(专利权)人：苏州中科先进技术研究院有限公司，苏州山水林田环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32