一步法制备纳米Fe@SiO2及其处理含Pb(II)废水性能的研究
2018-04-13唐伟博肖治国余宏伟曾秀荣
成 岳,唐伟博,肖治国,余宏伟,曾秀荣,鲁 莽
(景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院,江西 景德镇 333403)
纳米零价铁 (Nanoscale Zero-Valent Iron, NZVI) 技术在环境治理和有毒废物处理中已成为被广泛研究的工程纳米材料。NZVI具有很强的还原活性, 化学性质极不稳定, 一旦与空气接触, 甚至可能发生自燃现象。因此, 无论是普通的铁粉还是NZVI, 其表面活性都很难长期保持[1-2]。
SiO2的结构稳定性能阻止颗粒之间的聚集,多孔性和化学惰性使其核物质与其他物质反应不受影响,环境友好性使其对生物无毒害作用,易修饰性可用于去除有机污染物。因此,利用SiO2包覆制备稳定的核壳型金属纳米复合材料,近年来已经成为一个研究热点[3-5]。如李勇超等[6]制备了纳米Fe@SiO2复合材料用于去除溶液中的Cr(VI),结果显示用0.015 g Fe@SiO2纳米复合材料能在180 min内将100 mL废水中浓度为70 mg/L的Cr(VI)完全去除;Wang等[7]制备了多孔SiO2包覆的NZVI颗粒,不仅防止了NZVI的团聚和流失,而且对加氢反应具有高效的催化性能;蒋琳等[8]采用SiO2对磁性纳米Fe3O4粒子进行表面包覆,不仅抑制了纳米Fe3O4的团聚,而且防止了其氧化。但是目前该核壳型金属纳米复合材料的制备方法比较复杂,主要是两步法,即先合成纳米金属颗粒并清洗分离,再将纳米金属颗粒转移到氨水溶液中并在其表面包覆SiO2。然而,相比纳米金属氧化物与半导体量子点材料,纳米金属颗粒表面很难直接包覆SiO2层,因此通常先采用硅烷偶联剂、表面活性剂、大分子聚合物对纳米金属颗粒改性,然后再包覆SiO2层。此外,在纳米颗粒转移至氨水溶液过程中,它会发生团聚,导致包覆的效果不佳。……
