一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁（nZVI）的方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁(nZVI)的方法，属于材料制备技术领域。所述方法通过在含有疏水性聚合物的溶液中原位还原三价铁离子实现。本发明专利技术制备方法操作简单、条件温和、成本低廉、绿色环保、适用于大批量生产磁性微纳材料。批量生产磁性微纳材料。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁(nZVI)的方法


[0001]本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁(nZVI)的方法。

技术介绍

[0002]纳米零价铁(nZVI)是一种非常有趣的修复活性纳米材料，它的活性估计是大颗粒状ZVI的10到1000倍，因此每克产生更大的还原能力。因此，以更快的速度处理污染水体需要更少量的铁，这将进一步降低污水处理成本。nZVI还具有处理难降解污染物的潜力，如氯化有机化合物、硝酸盐和六价铬。但是nZVI的高反应活性还不足以使其成为一种有效的修复剂，如何使nZVI能够形成稳定的分散并迁移到污染水体中，具有活性的同时保持稳定性是巨大的挑战。

技术实现思路

[0003]本申请旨在解决现有纳米零价铁材料包覆不均匀，稳定性差等问题，提供了一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁(nZVI)的方法，本方法利用在有机溶剂中加入聚合物材料、三价铁盐、还原剂，实现聚合物材料原位包覆若干个纳米零价铁颗粒，形成具有不同形貌特征的磁性微纳材料。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁的方法，通过在含有疏水性聚合物的溶液中原位还原三价铁离子实现。
[0005]可选地，包括以下步骤：
[0006](1)配制含有疏水性聚合物的溶液a，加入三价铁盐，得溶液b；
[0007](2)向溶液b中滴加含有还原剂的水溶液c，搅拌、分离、洗涤。
[0008]可选地，所述疏水性聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚己内酰胺、硅基聚合物中的至少一种；
[0009]所述三价铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的至少一种。
[0010]可选地，所述还原采用的还原剂选自水合肼、硼氢化钠、维生素C、硫代硫酸钠中的至少一种。
[0011]可选地，所述三价铁盐与疏水性聚合物的质量比为(0.1～5):1；
[0012]所述三价铁盐与还原剂的摩尔比为1:(1～10)。
[0013]可选地，所述三价铁盐与疏水性聚合物的质量比选自0.5:1、0.7:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.3:1、2.5:1、2.7:1、2.9:1、3:1、3.3:1、3.5:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.5:1、4.6:1、4.8:1，或上述任意两点间的任意值。
[0014]可选地，所述三价铁盐与还原剂的摩尔比选自1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5，或上述任意两点间的任意值。
[0015]可选地，步骤(2)中，所述滴加的滴加速率为20～500微升/秒；所述搅拌的搅拌速
率为500～3000rpm，搅拌时间为10～360分钟。
[0016]可选地，溶液b中，所述三价铁盐的摩尔浓度为1mmol/L～10mmol/L，其中，三价铁盐的摩尔数以铁元素的摩尔数计。
[0017]可选地，所述溶液a的溶剂为有机溶剂，优选为乙醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯、苯酚、乙酸乙酯中的至少一种。
[0018]根据本申请的一个方面，提供了一种上述方法制得的疏水性聚合物包覆的纳米零价铁在污水处理中的应用。
[0019]本申请包括如下有益效果：
[0020]1、本申请铁离子均匀分散在初始聚合物溶液中，再通过原位还原保证了生成的nZVI在聚合物中能够均匀分散。
[0021]2、本申请所制备的疏水聚合物包覆的nZVI具有较好的稳定性，放置于空气中半年后使用磁铁测试依旧能够被磁铁吸附。
[0022]3、本申请制备方法操作简单、条件温和、成本低廉、绿色环保、适用于大批量生产。
附图说明
[0023]图1为实施例1所制备的聚乙烯缩丁醇包覆nZVI的XRD图谱。
[0024]图2为实施例1所制备的聚乙烯缩丁醇包覆nZVI的扫描式电子显微镜图。
[0025]图3为实施例2所制备的聚氯乙烯包覆nZVI的XRD图谱。
[0026]图4为实施例2所制备的聚氯乙烯包覆nZVI的扫描式电子显微镜图。
[0027]图5为实施例3所制备的聚甲基丙烯酸甲酯包覆nZVI的XRD图谱。
[0028]图6为实施例3所制备的聚甲基丙烯酸甲酯包覆nZVI的扫描式电子显微镜图。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0030]如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买，均购买于阿拉丁试剂(上海)有限公司。
[0031]实施例1
[0032]称量0.1g氯化铁和0.5g聚乙烯醇缩丁醇分散于20mL乙醇并剧烈搅拌30分钟，逐滴加入1mmol的硼氢化钠水溶液，滴加的滴加速率为30微升/秒；所述搅拌的搅拌速率为600rpm，搅拌时间为20分钟，直至黑色沉淀析出并稳定存在。用磁铁吸附后，经纯净水和乙醇各清洗三次，得到聚乙烯缩丁醇包覆的nZVI，其X射线粉末衍射图谱如图1所示；扫描式电子显微镜表征如图2所示。
[0033]实施例2
[0034]称量1g硫酸铁和0.2g聚氯乙烯分散于30mL四氢呋喃并剧烈搅拌30分钟，逐滴加入20mM的水合肼水溶液，滴加的滴加速率为100微升/秒；所述搅拌的搅拌速率为1000rpm，搅拌时间为180分钟，直至黑色沉淀析出并稳定存在。用磁铁吸附后，经纯净水和乙醇各清洗三次，得到聚氯乙烯包覆的nZVI，其X射线粉末衍射图谱如图3所示；扫描式电子显微镜表征如图4所示。
[0035]实施例3
[0036]称量2g硝酸铁和10g聚甲基丙烯酸甲酯分散于400mL甲苯剧烈搅拌30分钟，逐滴加入10mM的硫代硫酸钠水溶液，滴加的滴加速率为300微升/秒；所述搅拌的搅拌速率为1200rpm，搅拌时间为60分钟直至黑色沉淀析出并稳定存在。用磁铁吸附后，经纯净水和乙醇各清洗三次，得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆的nZVI，其X射线粉末衍射图谱如图5所示；扫描式电子显微镜表征如图6所示。
[0037]实施例4
[0038]称量0.5g氯化铁和0.5g聚苯乙烯分散于30mL丙酮剧烈搅拌30分钟，逐滴加入10mM的维生素c的水溶液，滴加的滴加速率为240微升/秒；所述搅拌的搅拌速率为2000rpm，搅拌时间为360分钟，直至黑色沉淀析出并稳定存在。用磁铁吸附后，经纯净水和乙醇各清洗三次，得到聚苯乙烯包覆的nZVI。
[0039]实施例5
[0040]称量1g氯化铁和0.5g聚己内酰胺分散于30mL苯酚剧烈搅拌30分钟，逐滴加入20mM的硼氢化钠水溶液，滴加的滴加速率为500微升/秒；所述搅拌的搅拌速率为3000rpm，搅拌时间为300分钟，直至黑色沉淀析出并稳定存在。用磁铁吸附后，经纯净水和乙醇各清洗三次，得到聚己内酰胺包覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水性聚合物原位包覆纳米零价铁的方法，其特征在于，通过在含有疏水性聚合物的溶液中原位还原三价铁离子实现。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配制含有疏水性聚合物的溶液a，加入三价铁盐，得溶液b；(2)向溶液b中滴加含有还原剂的水溶液c，搅拌、分离、洗涤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水性聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚己内酰胺、硅基聚合物中的至少一种；所述三价铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原采用的还原剂选自水合肼、硼氢化钠、维生素C、硫代硫酸钠中的至少一种。5.根据权利要求2所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，王昱，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：