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纳米零价铁的制备及应用研究进展

2021-04-10严子春吴大冰王峥嵘

应用化工 2021年3期
关键词:改性体系

严子春,吴大冰,王峥嵘

(1.兰州交通大学 环境与市政工程学院,甘肃 兰州 730070;2.甘肃省黄河水环境重点实验室,甘肃 兰州 730070)

自20世纪80年代中期纳米金属研制成功以来,纳米金属材料已经应用于诸多领域。在环境治理的领域中,纳米零价铁(nZVI)因其优异的表现受到多方关注。

1 纳米零价铁的常用制备方法

纳米零价铁的制备方法通常可分为物理法和化学法。物理法中又细分为高能球磨法、蒸发冷凝法、深度塑性变形法等,其中的常用方法为高能球磨法。化学法中可细分为液相还原法、热解羰基铁法、微乳液法、电化学沉积法等,其中最常用的方法是液相还原法[1-2]。

1.1 高能球磨法

高能球磨法是在无外部热能供给的高能球磨过程,是将晶粒由大变小的过程。其原理是把金属粉末在高能球磨机中长时间运转,并将回转机械能传递给金属粉末,并在冷态下反复挤压和破碎,使之成为弥散分布的超细粒子。这一过程从本质上可以归纳为机械力化学作用[3-4]。此方法在使用过程中易引入杂质,且产品粒度分布不均,但胜在成本低、工艺简单、产量高,工业生产中较为普遍。

1.2 液相还原法

此方法是利用硼氢化物(如NaBH4、KBH4)的强还原性将溶液中的Fe2+、Fe3+还原为Fe0,其中的反应所涉及的化学方程式如下所示:

本法制得的纳米零价铁活性高,粒径分布均匀,为60~80 nm,纯度较高,是实验室常用的制备方法。但是此法也存在一些问题,其一作为还原剂的硼氢化物价格高昂(每合成1 g纳米零价铁需要耗费200美元以上)[2]且有毒(人体接触后有咽喉痛、咳嗽、眩晕、眼结膜充血、疼痛等症状);……

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