鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物及制法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及降解氯代芳烴的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物。
[0002]本發明還涉及上述镲鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的制備方法。
[0003]本發明還涉及上述鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物在降解氯代芳烴中的應用。
【背景技術】
[0004]氯代芳烴為一類具有長期殘留性、生物蓄積性、高毒性、半揮發性和親脂憎水性等特性的有機物質，一旦進入自然環境中便很難降解，并會隨著生物鏈的蓄積效應對人類產生致癌、致畸、致突變等影響。因而，其對人類健康和生態環境造成的威脅廣泛受到各國政府、環境組織、科研人員的重視。因此，開展對氯代芳烴的降解研宄至關重要。
[0005]目前，開發用于催化降解氯代芳烴的高效、經濟、環境友好的金屬氧化物催化劑已成為研宄的熱點，如過渡金屬氧化物。Jia(Jia M.K.，Su G.J.，et al.，Journal ofnanoscience and nanotechnology, 2011, 11 (3), 2100-2106)等人米用多元醇介導法合成了三維微/納米結構的FexOy材料，該材料對六氯苯表現出很高的降解活性，其中Fe 304對六氯苯的降解效率在 300°C反應 30min 時高達 100%。Lin (Lin S., Su G., et al., Journalof Hazardous Materials, 2011, 192, 1697-1704)等人合成了三種不同形貌的 Co3O4,發現其中卷心菜形的Co3O4活性最高，在300°C下加熱60min時，I, 2，4-三氯苯的降解效率達到了97.
[0006]多相復合金屬氧化物材料由于存在協同作用而具有單一材料所不具備的獨特功能或性能，從而表現出更高的催化活性。Cesteros等人(Cesteros Y., Salagre P., etal., Applied Catalysis B:Environmental, 2000，25，213-227)的研宄表明 Ni/NiAl204對1，2，4-三氯苯的脫氯活性高于 Ni/Al203。Fan (Fan Y., Lu X.B., Applied Catalysis B:Environmental, 2011, 101, 606-612)的研宄發現制備的CuAl2O4的活性高于CuO和Al 203，在250°C時對六氯苯和二惡英的降解效率分別為85%和99%。因此，這類復合型的金屬氧化物催化劑在氯代芳烴的削減中具有較大的應用前景。
[0007]目前，隨著納米技術在環境污染治理方面的深入研宄，金屬氧化物材料，尤其是復合型的金屬氧化物納米材料在氯代有機物的治理研宄中也受到了廣泛的關注。作為新型、高效的降解材料，多元復合金屬氧化物納米材料的研宄與開發，已經成為探索氯代有機污染物治理材料開發方面的新思路。鐵基復合金屬氧化物納米材料一般具有磁性，從而降低了納米材料的分離和回收難度，也兼具幾種金屬氧化物的性質，在污染物治理方面有著無可比擬的優越性。因此，制備的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物材料具有三種金屬氧化物的性質及納米材料的特性，使其對氯代芳烴的降解具有很高的活性。而且，大多催化材料在氯代芳烴的降解中易被氯中毒，對于制備抗氯中毒的復合金屬氧化物納米材料具有一定的挑戰性，且目前還沒有文獻報道三元鐵基復合納米金屬氧化物對氯代芳烴降解的研宄。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于提供一種降解氯代芳烴的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物。
[0009]本發明的又一目的在于提供制備上述鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的方法。
[0010]為實現上述目的，本發明提供的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物，是粒徑約為10-50nm的類球狀顆粒，其物相是由鎳、鈷、鐵三種金屬元素的復合氧化物組成，形成均勻復合的類球狀納米金屬氧化物；其中:鎳:鈷:鐵的投料摩爾比為0.5-2:0.5-2:1-4。
[0011]本發明提供的制備上述鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的方法，其主要步驟為:
[0012]I)制備鎳、鈷和鐵的水溶液，按每25-100mL濃度為0.01-0.08mol/L的鎳、鈷和鐵的水溶液中加入l_8g的尿素，攪拌均勻后，將溶液轉移至不銹鋼反應釜中，在150-250°C下反應6-12h ；
[0013]2)溶液冷卻至室溫，收集沉淀物，洗滌并離心，干燥得到鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的前驅物；
[0014]3)將步驟2得到的前驅物于300-500°C灼燒，得到鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物。
[0015]所述的方法中，步驟I制備鎳、鈷和鐵的水溶液是采用鎳、鈷和鐵的硝酸鹽。
[0016]本發明提供的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物可應用在降解氯代芳烴中。其中，在降解氯代芳烴中，鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的用量為25-100mg，氯代芳烴的濃度為 20-100ppm，反應溫度為 150-600°C。反應氣氛為 0_20vol.% 02/Ν2。
[0017]本發明具有以下優點:
[0018]I)利用鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物降解氯代芳烴，具有穩定、高效、快速、反應溫度低、易回收等優點。
[0019](2)在本發明的制備方法中，采用先水熱后煅燒的方法，制備得到的金屬復合氧化物納米材料由鎳、鈷和鐵的三種金屬的復合氧化物組成，外觀形貌為類球形納米顆粒，每個納米顆粒的粒徑約為10-50nm，具有納米顆粒小尺寸的特性，且材料具有磁性而有利于回收。
[0020](3)鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物的制備方法簡單易行，成本低，制備過程不涉及有毒有機物的使用。
【附圖說明】
[0021]圖1是實施例1中制備的鎳鈷鐵復合氧化物的表征結果，其中:
[0022]圖1a是放大的掃描電子顯微鏡圖(Highly magnified SEM)；
[0023]圖1b是能量分散X-射線衍射圖(EDX)；
[0024]圖1c是磁滯回線。
[0025]圖2是實施例2中一氯聯苯(CBI)在催化劑上的降解效率圖，其中:
[0026]圖2a是在不同反應溫度下催化劑5次循環對CB I的降解效率；
[0027]圖2b是催化劑在300 0C下對CB I的降解活性穩定性評價。
【具體實施方式】
[0028]本發明提供的降解氯代芳烴的鎳鈷鐵三元復合納米金屬氧化物，是粒徑約為10-50nm的納米顆粒，物相由鎳、鈷和鐵的復合金屬氧化物組成，形成均