镍钴铁三元复合纳米金属氧化物及制法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及降解氯代芳烃的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物。
[0002]本发明还涉及上述镲钴铁三元复合纳米金属氧化物的制备方法。
[0003]本发明还涉及上述镍钴铁三元复合纳米金属氧化物在降解氯代芳烃中的应用。
【背景技术】
[0004]氯代芳烃为一类具有长期残留性、生物蓄积性、高毒性、半挥发性和亲脂憎水性等特性的有机物质，一旦进入自然环境中便很难降解，并会随着生物链的蓄积效应对人类产生致癌、致畸、致突变等影响。因而，其对人类健康和生态环境造成的威胁广泛受到各国政府、环境组织、科研人员的重视。因此，开展对氯代芳烃的降解研宄至关重要。
[0005]目前，开发用于催化降解氯代芳烃的高效、经济、环境友好的金属氧化物催化剂已成为研宄的热点，如过渡金属氧化物。Jia(Jia M.K.，Su G.J.，et al.，Journal ofnanoscience and nanotechnology, 2011, 11 (3), 2100-2106)等人米用多元醇介导法合成了三维微/纳米结构的FexOy材料，该材料对六氯苯表现出很高的降解活性，其中Fe 304对六氯苯的降解效率在 300°C反应 30min 时高达 100%。Lin (Lin S., Su G., et al., Journalof Hazardous Materials, 2011, 192, 1697-1704)等人合成了三种不同形貌的 Co3O4,发现其中卷心菜形的Co3O4活性最高，在300°C下加热60min时，I, 2，4-三氯苯的降解效率达到了97.
[0006]多相复合金属氧化物材料由于存在协同作用而具有单一材料所不具备的独特功能或性能，从而表现出更高的催化活性。Cesteros等人(Cesteros Y., Salagre P., etal., Applied Catalysis B:Environmental, 2000，25，213-227)的研宄表明 Ni/NiAl204对1，2，4-三氯苯的脱氯活性高于 Ni/Al203。Fan (Fan Y., Lu X.B., Applied Catalysis B:Environmental, 2011, 101, 606-612)的研宄发现制备的CuAl2O4的活性高于CuO和Al 203，在250°C时对六氯苯和二恶英的降解效率分别为85%和99%。因此，这类复合型的金属氧化物催化剂在氯代芳烃的削减中具有较大的应用前景。
[0007]目前，随着纳米技术在环境污染治理方面的深入研宄，金属氧化物材料，尤其是复合型的金属氧化物纳米材料在氯代有机物的治理研宄中也受到了广泛的关注。作为新型、高效的降解材料，多元复合金属氧化物纳米材料的研宄与开发，已经成为探索氯代有机污染物治理材料开发方面的新思路。铁基复合金属氧化物纳米材料一般具有磁性，从而降低了纳米材料的分离和回收难度，也兼具几种金属氧化物的性质，在污染物治理方面有着无可比拟的优越性。因此，制备的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物材料具有三种金属氧化物的性质及纳米材料的特性，使其对氯代芳烃的降解具有很高的活性。而且，大多催化材料在氯代芳烃的降解中易被氯中毒，对于制备抗氯中毒的复合金属氧化物纳米材料具有一定的挑战性，且目前还没有文献报道三元铁基复合纳米金属氧化物对氯代芳烃降解的研宄。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种降解氯代芳烃的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物。
[0009]本发明的又一目的在于提供制备上述镍钴铁三元复合纳米金属氧化物的方法。
[0010]为实现上述目的，本发明提供的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物，是粒径约为10-50nm的类球状颗粒，其物相是由镍、钴、铁三种金属元素的复合氧化物组成，形成均匀复合的类球状纳米金属氧化物；其中:镍:钴:铁的投料摩尔比为0.5-2:0.5-2:1-4。
[0011]本发明提供的制备上述镍钴铁三元复合纳米金属氧化物的方法，其主要步骤为:
[0012]I)制备镍、钴和铁的水溶液，按每25-100mL浓度为0.01-0.08mol/L的镍、钴和铁的水溶液中加入l_8g的尿素，搅拌均匀后，将溶液转移至不锈钢反应釜中，在150-250°C下反应6-12h ；
[0013]2)溶液冷却至室温，收集沉淀物，洗涤并离心，干燥得到镍钴铁三元复合纳米金属氧化物的前驱物；
[0014]3)将步骤2得到的前驱物于300-500°C灼烧，得到镍钴铁三元复合纳米金属氧化物。
[0015]所述的方法中，步骤I制备镍、钴和铁的水溶液是采用镍、钴和铁的硝酸盐。
[0016]本发明提供的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物可应用在降解氯代芳烃中。其中，在降解氯代芳烃中，镍钴铁三元复合纳米金属氧化物的用量为25-100mg，氯代芳烃的浓度为 20-100ppm，反应温度为 150-600°C。反应气氛为 0_20vol.% 02/Ν2。
[0017]本发明具有以下优点:
[0018]I)利用镍钴铁三元复合纳米金属氧化物降解氯代芳烃，具有稳定、高效、快速、反应温度低、易回收等优点。
[0019](2)在本发明的制备方法中，采用先水热后煅烧的方法，制备得到的金属复合氧化物纳米材料由镍、钴和铁的三种金属的复合氧化物组成，外观形貌为类球形纳米颗粒，每个纳米颗粒的粒径约为10-50nm，具有纳米颗粒小尺寸的特性，且材料具有磁性而有利于回收。
[0020](3)镍钴铁三元复合纳米金属氧化物的制备方法简单易行，成本低，制备过程不涉及有毒有机物的使用。
【附图说明】
[0021]图1是实施例1中制备的镍钴铁复合氧化物的表征结果，其中:
[0022]图1a是放大的扫描电子显微镜图(Highly magnified SEM)；
[0023]图1b是能量分散X-射线衍射图(EDX)；
[0024]图1c是磁滞回线。
[0025]图2是实施例2中一氯联苯(CBI)在催化剂上的降解效率图，其中:
[0026]图2a是在不同反应温度下催化剂5次循环对CB I的降解效率；
[0027]图2b是催化剂在300 0C下对CB I的降解活性稳定性评价。
【具体实施方式】
[0028]本发明提供的降解氯代芳烃的镍钴铁三元复合纳米金属氧化物，是粒径约为10-50nm的纳米颗粒，物相由镍、钴和铁的复合金属氧化物组成，形成均