CN107010638A - 一种机械球磨法制备Fe0/ZSM‑5复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械球磨法制备Fe0/ZSM‑5复合材料的方法，属于负载型零价铁的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：（1）将零价铁和ZSM‑5分子筛按照质量比1:1.5‑6的比例混合均匀得到原料混合物；（2）将得到的原料混合物与氧化锆磨球按照球料比为35:1的质量比例置于磨罐中，在转速为300‑375r/min的机械球磨条件下交替正反转球磨6‑8h得到球磨产物；（3）将得到的球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM‑5复合材料。本发明通过机械球磨法制得的Fe0/ZSM‑5复合材料，在制备过程中并没有发生化学反应生成铁的氧化物，并且有效避免了团聚现象，使用效果较好，在处理水或土壤中的污染物中应用效果优越。

Description

一种机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法
技术领域
本发明属于负载型零价铁的合成技术领域，具体涉及一种机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法。
背景技术
ZSM-5分子筛是一种可调硅铝比且具有稳定骨架的新结构沸石分子筛，其具有规则的二维孔道系统，因而在吸附、物料传递、耐酸腐蚀性和耐高温稳定性等方面更加具有优势，在环境领域中被广泛应用。由于其独特的孔结构特性，不仅为反应物和产物提供了丰富的进出通道，也为制备高活性、高选择性能的工业催化剂提供了晶体结构基础。目前，制备零价铁的方法主要有液相制备法、固相制备法和气相制备法。
其中，液相制备法原理简单，能够制备出稳定分散的零价铁，然而由于在液相条件下反应，大批量的生产受到了限制，同时液相制备法在洗涤过程中很容易发生团聚，导致零价铁的性能降低；气相制备法虽然制备出的零价铁纯度高，结晶好，粒经小，颗粒粒经分布也比较均匀，但对设备条件要求高，操作困难，难以适应大规模生产的要求；而固相制备法，特别是高能球磨法，操作简单，成本低，产量高，容易产业化。面对日益严重的环境污染问题，使得人们越来越关注对环境问题的改善。自从发现零价铁在处理重金属污染和水中污染物方面有着很好的潜力以来，现已被广泛应用于污染水体的处理和生态环境的修复，但单独使用制得的零价铁效果不够理想，一定程度上限制了零价铁的产业化进程。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单的机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法，该方法制得的Fe0/ZSM-5复合材料稳定性较好，并且能够较好地应用于处理水或土壤中的污染物。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将零价铁和ZSM-5分子筛按照质量比1:1.5-6的比例混合均匀得到原料混合物；
（2）将步骤（1）得到的原料混合物与氧化锆磨球按照球料比为35:1的质量比例置于磨罐中，在转速为300-375r/min的机械球磨条件下交替正反转球磨6-8h得到球磨产物；
（3）将步骤（2）得到的球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM-5复合材料。
进一步优选，步骤（1）中零价铁与ZSM-5分子筛的质量比为1:2。
进一步优选，步骤（2）中的氧化锆磨球包括直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球和直径为8mm的氧化锆磨球，其中直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球与直径为8mm的氧化锆磨球的质量比为3:8:20:8。
本发明具有以下有益效果：本发明通过机械球磨法制得的Fe0/ZSM-5复合材料，在制备过程中并没有发生化学反应生成铁的氧化物，并且有效避免了团聚现象，使用效果较好，在处理水或土壤中的污染物中应用效果优越。
附图说明
图1是实施例1制得的Fe0/ZSM-5复合材料的XRD图；
图2是实施例1制得的Fe0/ZSM-5复合材料的SEM图；
图3是对比例1制得的零价铁的XRD图；
图4是对比例1制得的零价铁的SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
1、将ZSM-5分子筛和零价铁按一定比例充分混合得到原料混合物，ZSM-5分子筛与零价铁的质量比为2:1，磨球包括Φ1mm、Φ2mm、Φ4mm和Φ8mm四种氧化锆磨球，四种氧化锆磨球对应的质量比为3:8:20:8；
2、将磨球与原料混合物按照球料比为35:1的质量比例置于球磨罐中，启动机械球磨机正反转交替球磨8h得到球磨产物，其中机械球磨机的转速为375r/min；
3、将球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM-5复合材料。
从XRD图（图1）可以看出制得的Fe0/ZSM-5复合材料保持了ZSM-5分子筛的主要特征衍射峰，并在2θ＝44.8°处出现单质铁的衍射峰，没有出现铁的氧化物的衍射峰。从SEM图（图2）可以看出制得的Fe0/ZSM-5复合材料的粒径变小了，形成松散的微粒结构，有的甚至达到纳米级别，也较大程度的改变了其形貌。
对比例1
1、称取与实施例1等质量的零价铁，磨球包括Φ1mm、Φ2mm、Φ4mm和Φ8mm四种氧化锆磨球，四种氧化锆磨球对应的质量比为3:8:20:8；
2、将磨球与零价铁按照球料比为35:1的质量比例置于球磨罐中，启动机械球磨机正反转交替球磨8h得到球磨产物，其中机械球磨机的转速为375r/min；
3、将球磨产物研磨粉碎得到零价铁。
从XRD图（图3）中可以看出制得的零价铁在2θ＝44.8°处出现单质铁的衍射峰，并且衍射峰强度很高，也并没有出现铁的氧化物的衍射峰。从SEM图（图4）可以看出单独机械球磨的Fe0出现了比较明显的团聚现象。
实施例2
1、将ZSM-5分子筛和零价铁按一定比例充分混合得到原料混合物，ZSM-5分子筛与零价铁的质量比为1.5:1，磨球包括Φ1mm、Φ2mm、Φ4mm和Φ8mm四种氧化锆磨球，四种氧化锆磨球对应的质量比为3:8:20:8；
2、将磨球与原料混合物按照球料比为35:1的质量比例置于球磨罐中，启动机械球磨机正反转交替球磨8h得到球磨产物，其中机械球磨机的转速为300r/min；
3、将球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM-5复合材料。
从XRD图中可以看出制得的Fe0/ZSM-5复合材料在2θ＝44.8°处也出现单质铁的衍射峰，没有出现铁的氧化物的衍射峰。
实施例3
1、将ZSM-5分子筛和零价铁按一定比例充分混合得到原料混合物，ZSM-5分子筛与零价铁的质量比为6:1，磨球包括Φ1mm、Φ2mm、Φ4mm和Φ8mm四种氧化锆磨球，四种氧化锆磨球对应的质量比为3:8:20:8；
2、将磨球与原料混合物按照球料比为35:1的质量比例置于球磨罐中，启动机械球磨机正反转交替球磨8h得到球磨产物，其中机械球磨机的转速为375r/min；
3、将球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM-5复合材料。
从XRD图中可以看出制得的Fe0/ZSM-5复合材料在2θ＝44.8°处也出现单质铁的衍射峰，没有出现铁的氧化物的衍射峰。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (3)

1.一种机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将零价铁和ZSM-5分子筛按照质量比1:1.5-6的比例混合均匀得到原料混合物；
（2）将步骤（1）得到的原料混合物与氧化锆磨球按照球料比为35:1的质量比例置于磨罐中，在转速为300-375r/min的机械球磨条件下交替正反转球磨6-8h得到球磨产物；
（3）将步骤（2）得到的球磨产物研磨粉碎得到Fe0/ZSM-5复合材料。
2.根据权利要求1所述的机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法，其特征在于：步骤（1）中零价铁与ZSM-5分子筛的质量比为1:2。
3.根据权利要求1所述的机械球磨法制备Fe0/ZSM-5复合材料的方法，其特征在于：步骤（2）中的氧化锆磨球包括直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球和直径为8mm的氧化锆磨球，其中直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球与直径为8mm的氧化锆磨球的质量比为3:8:20:8。
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