納米微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境催化和材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種貴金屬負載Fe3O4納米微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著有機化工的發(fā)展，大量的鹵代有機物的生產(chǎn)和使用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。齒代有機物是一類難降解污染有機物，由于碳齒鍵的存在，使得常規(guī)方法對其去除較難。由于碳鹵鍵的電負性較強，還原法往往比氧化法更容易降解該類有機污染物。研宄高效的還原脫鹵材料是還原法的關(guān)鍵所在。
[0003]貴金屬納米顆粒如釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑等由于具有比表面積大、易吸附反應(yīng)物、催化活性高等特點，在催化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。然而由于其顆粒粒徑較小、具有高表面能，從而導(dǎo)致比表面積容易減小，使催化活性降低，因此貴金屬納米顆粒的固定很有必要。
[0004]磁性納米材料是指由過度元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。磁性納米催化劑的不溶性與磁性性質(zhì)使得它可以在外加磁場的作用下快速有效的從反應(yīng)溶液中分離出來，同時又保留了納米催化劑比表面積大、催化活性高等優(yōu)勢。近年來，F(xiàn)e3O4納米材料由于具有超順磁性、較高的飽和磁強度、生物相容性及較強的磁響應(yīng)性等優(yōu)異的性能因此吸引了人們的廣泛關(guān)注。將貴金屬納米顆粒負載于磁性納米材料上可有效減小其表面能、解決催化劑的回收問題。雖然Fe3O4具有上述優(yōu)點，但也同時有很多自身的缺點，如在空氣中易被氧化，在酸性條件下易被腐蝕，以及易團聚等，這會使其失去作為磁性納米材料的優(yōu)勢。因此，有必要通過物理、化學(xué)方法對磁性納米材料表面進行處理，有目的地改變磁性納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)，如化學(xué)吸附性能、表面疏水性、表面形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)特性等，以增加其穩(wěn)定性和分散性，防止團聚和沉淀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的提供一種貴金屬負載Fe3O4納米微球的制備方法，該方法工藝簡單，條件易控、溫和，便于工業(yè)化應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明先采用超聲輔助或攪拌制備表鼠李糖脂包覆的Fe3O4納米微球，再通過還原法制備貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑。具體的制備方法為:
[0007](I)超聲輔助或攪拌制備鼠李糖脂包覆Fe3O4納米顆粒:
[0008]將Fe3O4超聲分散于溶有鼠李糖脂的水溶液中，于25?40°C下攪拌或者超聲反應(yīng)I?4h，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，60?80°C烘干，得到Fe3O4O鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球；
[0009](2)還原法制備貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球:
[0010]將步驟⑴得到的Fe3O4O鼠李糖脂納米微球超聲分散于水中，逐滴加入貴金屬鹽溶液并混合40?80min，加入還原劑水溶液反應(yīng)40?80min，產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，60?80°C烘干，得到貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球催化劑。
[0011]所述的Fe3O4納米顆粒、鼠李糖脂及貴金屬的質(zhì)量比為5?200:0.25?20:1。
[0012]所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂混合物，單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2:1。
[0013]所述的鼠李糖脂的表面張力為29mN/m，臨界膠束濃度為26?50mg/L。
[0014]所述的貴金屬鹽溶液為氯化鈷、氯化鈀、氯鉑酸、氯金酸或硫酸銀溶液中的一種或兩種的混合。
[0015]所述的還原劑為甲酸鈉、硼氫化鉀或硼氫化鈉。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1)以Fe3O4納米顆粒為核，鼠李糖脂為中間層，同時作為分散劑和交聯(lián)劑制備Fe3O4O鼠李糖脂納米微球；2)采用簡單的化學(xué)還原法制備貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球，貴金屬顆粒能穩(wěn)固的固載于Fe3O4O鼠李糖脂表面，在催化反應(yīng)過程中不易流失；3)制備工藝簡單，條件易控、溫和，便于工業(yè)化擴大應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1中實驗條件下制得的Pd負載Fe3O4O鼠李糖脂的TEM圖。
[0018]圖2為實施例1、實施例2、實施例3的實驗條件下的脫溴率。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]以下實施例所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂混合物，單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2:1。所述的鼠李糖脂的表面張力為29mN/m，臨界膠束濃度(CMC)為26 ?50mg/L。
[0021]實施例1:
[0022](I)超聲輔助或攪拌制備鼠李糖脂包覆Fe3O4:
[0023]將0.5g的Fe3O4超聲分散于溶有0.025g鼠李糖脂的水溶液中，于25°C下機械攪拌4h，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，60°C烘干，得到Fe3O4O鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球。
[0024](2)原位還原制備貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球:
[0025]將步驟⑴得到的Fe3O4O鼠李糖脂納米微球超聲分散于水溶液中，加入含0.0167g氯化鈀的溶液并混合60min，加入含有0.5mol/L甲酸鈉的水溶液并反應(yīng)lh，產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，60°C烘干，得到貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑。
[0026]將上述步驟⑵得到的貴金屬負載Fe3O4納米微球作為催化劑應(yīng)用于四溴雙酚A的還原實驗中。取0.5g催化劑加入到150mL的四溴雙酚A溶液(20mg/L)中，以硼氫化鈉為還原劑，對四溴雙酚A進行還原實驗，以脫溴率為指標(biāo)表征其催化活性。加入催化劑與不加催化劑的情況下對四溴雙酚A的降解對比見圖2，不加催化劑時的脫溴率為0%，加入催化劑時的脫漠率為31.8%，顯不出尚效的催化性能。
[0027]實施例2:
[0028](I)超聲輔助或攪拌制備鼠李糖脂包覆Fe3O4納米顆粒:
[0029]將Ig的Fe3O4超聲分散于溶有0.1g鼠李糖脂的水溶液中，于35°C下超聲lh，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，80°C烘干，得到Fe3O4O鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球。
[0030](2)原位還原制備貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球:
[0031]將0.5g的Fe3O4O鼠李糖脂納米微球超聲分散于水溶液中，加入含0.2887g硫酸銀溶液并混合80min，加入含有0.5mol/L硼氫化鉀的水溶液反應(yīng)40min，產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，80°C烘干，得到貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑。
[0032]將上述步驟⑵得到的貴金屬負載Fe3O4納米微球作為催化劑應(yīng)用于四溴雙酚A的還原實驗中。取0.5g催化劑加入到150mL的四溴雙酚A溶液(20mg/L)中，以硼氫化鈉為還原劑，對四溴雙酚A進行還原實驗，以脫溴率為指標(biāo)表征其催化活性。加入催化劑與不加催化劑的情況下對四溴雙酚A的降解對比見圖2，不加催化劑時的脫溴率為0%，加入催化劑時的脫漠率為39.2%，顯不出尚效的催化性能。
[0033]實施例3:
[0034](I)超聲輔助或攪拌制備鼠李糖脂包覆Fe3O4納米顆粒:
[0035]將Ig的Fe3O4超聲分散于溶有0.075g鼠李糖脂的水溶液中，于40°C下機械攪拌2h，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，70°C烘干，得到Fe3O4O鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球。
[0036](2)原位還原制備貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑:
[0037]將0.5g的Fe3O4O鼠李糖脂納米微球超聲分散于水溶液中，加入含0.0806g氯化鈷與0.0797g氯鉑酸的混合液并混合40min，加入含有0.5mol/L硼氫化鈉的水溶液反應(yīng)SOmin,產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，70°C烘干，得到貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑。
[0038]將上述步驟⑵得到的貴金屬負載Fe3O4納米微球作為催化劑應(yīng)用于四溴雙酚A的還原實驗中。取0.5g催化劑加入到150mL的四溴雙酚A溶液(20mg/L)中，以硼氫化鈉為還原劑，對四溴雙酚A進行還原實驗，以脫溴率為指標(biāo)表征其催化活性。加入催化劑與不加催化劑的情況下對四溴雙酚A的降解對比見圖2，不加催化劑時的脫溴率為0%，加入催化劑時的脫漠率為50.0 %，顯不出尚效的催化性能。
【主權(quán)項】
1.一種貴金屬負載Fe 304納米微球的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟: (1)超聲輔助或攪拌制備鼠李糖脂包覆Fe3O4納米顆粒: 將Fe3O4超聲分散于溶有鼠李糖脂的水溶液中，于25?40°C下攪拌或者超聲反應(yīng)I?4h，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，60?80°C烘干，得到Fe3O4O鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球； (2)還原法制備貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球: 將步驟(I)得到的Fe3O4O鼠李糖脂納米微球超聲分散于水中，逐滴加入貴金屬鹽溶液并混合40?80min，加入還原劑水溶液反應(yīng)40?80min，產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，60?80°C烘干，得到貴金屬負載Fe3O4O鼠李糖脂納米微球催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貴金屬負載Fe304納米微球的制備方法，其特征在于，所述的Fe3O4納米顆粒、鼠李糖脂及貴金屬的質(zhì)量比為5?200:0.25?20:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貴金屬負載Fe304納米微球的制備方法，其特征在于，所述的鼠李糖脂為單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂混合物，單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貴金屬負載Fe304納米微球的制備方法，其特征在于，所述的鼠李糖脂的表面張力為29mN/m，臨界膠束濃度為26?50mg/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貴金屬負載Fe304納米微球的制備方法，其特征在于，所述的貴金屬鹽溶液為氯化鈷、氯化鈀、氯鉑酸、氯金酸或硫酸銀溶液中的一種或兩種的混合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貴金屬負載Fe304納米微球的制備方法，其特征在于，所述的還原劑為甲酸鈉、硼氫化鉀或硼氫化鈉。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種貴金屬負載Fe3O4納米微球的制備方法，將Fe3O4納米顆粒超聲分散于溶有鼠李糖脂的水溶液中，于25～40℃下攪拌或者超聲反應(yīng)1～4h，用釹鐵硼強磁鐵分離產(chǎn)物，再用超純水和乙醇清洗，60～80℃烘干，得到Fe3O4鼠李糖脂核殼結(jié)構(gòu)納米微球后；逐滴加入貴金屬鹽溶液并混合40～80min，加入含有還原劑的水溶液反應(yīng)40～80min，產(chǎn)物用釹鐵硼強磁分離，再用超純水和乙醇清洗，60～80℃烘干，得到貴金屬負載Fe3O4納米微球催化劑。本發(fā)明制備工藝簡單，條件易控、溫和，便于工業(yè)化擴大應(yīng)用。
【IPC分類】B01J23/89, B01J37/34, A62D3/37, B01J37/16, A62D101/22
【公開號】CN104888868
【申請?zhí)枴緾N201510287372
【發(fā)明人】喻澤斌, 王莉, 胡曉, 彭振波
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月29日