利用猴欢喜树叶绿色合成水溶性纳米铁的方法

摘要

一种利用猴欢喜树叶绿色合成水溶性纳米铁的方法，其包括的步骤为：首先按100.0mL除氧水中加入1.00g-5.00g猴欢喜树叶粉末的标准制得猴欢喜树叶溶液，在50°C -70°C热水中水浴30-120分钟；然后将加热后的猴欢喜树叶溶液经转速为3000r/min-6000r/min的离心机离心5min-10min，得到的上清液即为猴欢喜树叶提取液；接着按40.0mL猴欢喜树叶提取液加入摩尔浓度为0.10mol/L且已除氧的铁盐水溶液2mL-10.0mL的标准，摇匀，即得到水溶性纳米铁。本发明操作简单，成本低廉，制备的水溶性纳米铁具有优秀的催化性能，在催化降解难降解有机物方面具有良好的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及水溶性纳米铁的制备方法，特别是一种利用猴欢喜树叶绿 色合成水溶性纳米铁的方法。

背景技术

纳米铁由于其强还原性、优异的催化性在废水处理、土壤修复、催化 降解等领域发挥着重要的作用，所以，纳米铁的制备方法备受人们的 关注。现在常用制备纳米铁的方法是利用强还原剂还原法。

强还原剂还原法常用NaBH₄、N₂H₄等还原铁盐制备成纳米铁。NaBH₄、 N₂H₄具有易燃易爆性质，其运输及制备过程对环境影响很大，并且成 本较高。户田工业株式会社（Toda Kogyo Ltd.）开始使用氢气作为 还原剂，在350 °C -600 °C范围内还原氧化铁纳米颗粒。这个过 程虽然比NaBH₄还原法进了一步，但是此方法制备氧化铁纳米颗粒需要 步骤很繁琐。Laurab.Hoch采用了将碳黑和铁盐混合后在Ar气保护下于 600-800°C热解，从而制备出碳负载的纳米铁。但是这种制备方法需 要保护气体和高温，且无法制备出水溶性、高分散的纳米铁。

为了发展一项绿色环保的还原技术，替代常规的强还原剂还原法，一 系列的生物可再生资源如废弃生物质、维生素、果渣、油酸、咖啡， 用于还原制备纳米金属颗粒如金、银及铜等。现在，只发现茶叶、葡 萄中的多酚类物质能够将铁盐还原制备出纳米铁。然而，这些物质都 是食品，其广泛的工业应用必将引起相关食品的短缺。因此，开发新 的非食品性生物质作为制备纳米铁的还原剂具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对纳米铁制备成本太高而且难度大的状 况，提供一种制备方法简单，成本低廉，绿色环保的利用植物质绿色 合成水溶性纳米铁的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用猴欢喜 树叶绿色合成水溶性纳米铁的方法，其包括：首先按100.0 mL除氧水 中加入1.00g-5.00g猴欢喜树叶粉末的标准制得猴欢喜树叶溶液，在5 0°C -70°C热水中水浴30-120分钟；然后将加热后的猴欢喜树叶溶 液经转速为3000r/min-6000r/min的离心机离心5min-10min，得到的上 清液即为猴欢喜树叶提取液；接着按40.0 mL猴欢喜树叶提取液加入 摩尔浓度为0.10 mol/L且已除氧的铁盐水溶液2mL-10.0 mL的标准， 摇匀，即得到水溶性纳米铁。

该铁盐水溶液优选为硝酸铁水溶液或硫酸亚铁水溶液或氯化铁水溶液 。

猴欢喜树叶粉末是将新鲜干净的猴欢喜树叶于60^oC-80^oC干燥36h-144 h后经粉碎得到的。

经研究发现，猴欢喜树叶中含有大量的强还原性生物质，而且含有多 糖类物质，所以猴欢喜树叶中的强还原性物质能够将硝酸铁水溶液中 的铁离子还原制备成纳米铁，而新制备的纳米铁表面立即被多糖类物 质包覆，从而形成在水中分散性良好的纳米铁，即水溶性纳米铁。所 制备的水溶性纳米铁呈黑色，与淡黄色铁离子、黄色的植物提取液颜 色完全不同，表明铁离子被还原成为黑色的零价铁。

与现有制备纳米铁的方法相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用了一种新的植物质，即猴欢喜树叶提取液可以将铁盐还 原制备成水溶性纳米铁，开发了植物功能，并为水溶性纳米铁的合成 提供了新的技术。

2、本发明方法，不仅制备方法简单，成本低廉，而且从原料、生产过 程、产品都是绿色环保的，有效地促进环境的可持续发展，具有重要 的环保，经济， 生态意义。

3、所制备的水溶性纳米铁具有优秀的催化作用，对降解溴百里酚蓝等 物质具有很强催化效果。

附图说明

图1为利用猴欢喜树叶制备出的水溶性纳米铁的透射电镜照片。

图2为所制得的水溶性纳米铁催化降解溴百里酚蓝动力学情况。其中， 空白对照的是没有加入水溶性纳米铁时溴百里酚蓝随时间变化的情况 。

具体实施方式

实施例1： 

1. 将采集的猴欢喜树叶在60^oC干燥144h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉 末。

2. 称取1.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5min，得到 的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁溶 液2.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例2： 

1. 将采集的猴欢喜树叶在60^oC干燥144h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉 末。

2. 称取2.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为6000 r/min离心5min，得到 的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硫酸亚铁 水溶液4.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例3：

1. 将采集的猴欢喜树叶在60^oC干燥144h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉 末。

2. 称取4.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心7min，得到 的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液8.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例4：

1. 将采集的猴欢喜树叶在60^oC干燥144h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉 末。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5min，得到 的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁溶 液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例5：

1. 将采集的猴欢喜树叶在60^oC干燥144h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉 末。

2. 称取3.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5min，得到 的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液6.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例6：

1. 将采集的猴欢喜树叶在70^oC干燥72h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为3000 r/min离心10 min， 得到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁溶 液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例7：

1. 将采集的猴欢喜树叶在80^oC干燥36h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在50°C热水中水浴120分 钟。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5 min，得 到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例8：

1. 将采集的猴欢喜树叶在70^oC干燥72h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在50°C热水中水浴75分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5 min，得 到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例9：

1. 将采集的猴欢喜树叶在70^oC干燥72h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在60°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5 min，得 到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例10：

1. 将采集的猴欢喜树叶在80^oC干燥36h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在60°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为4000 r/min离心5 min，得 到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硝酸铁水 溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例11：

1. 将采集的猴欢喜树叶在70^oC干燥72h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为3000 r/min离心10 min， 得到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的硫酸亚铁 水溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁 。

实施例12：

1. 将采集的猴欢喜树叶在70^oC干燥72h，粉碎后得到猴欢喜树叶粉末 。

2. 称取5.00 g猴欢喜树叶粉末，加入锥形瓶中，加入100.0mL除氧 的超纯水得到猴欢喜树叶溶液，瓶口密封，在70°C热水中水浴30分钟 。

3. 将加热后的猴欢喜树叶溶液以转速为3000 r/min离心10 min， 得到的上清液即为猴欢喜树叶提取液。

4. 取40ml猴欢喜树叶提取液，加入除去氧气的0.10mol/L的氯化铁水 溶液10.0 mL，混合均匀，得到黑色的凝胶，即得到水溶性纳米铁。

实施例1-12所制得的水溶性纳米铁的透射电镜照片如图1所示，由此电 镜照片说明实施例1-12确实制得了纳米铁。另外，取实施例1-12所制 备的水溶性纳米铁1.6 mL加入100.0 mL含500.0 mg/L 溴百里酚蓝 水溶液中，并加入H₂O₂ 2.0 mL（30%）混匀后在震荡器上进行震荡 ，降解时间为2、5、8、10、13、15、18、20 min后取出样品对溴百 里酚蓝浓度进行测量，得到随着降解时间的变化溴百里酚蓝浓度的变 化情况如图2所示。同时取100.0 mL含500.0  mg/L 溴百里酚蓝水溶液，并加入H₂O₂ 2.0 mL（30%）混匀后形成 空白对照组（不加入水溶性纳米铁溶液），混匀后在震荡器上震荡， 降解时间为2、5、8、10、13、15、18、20 min后取出样品对溴百里 酚蓝浓度进行测量，同样得到随着降解时间的变化溴百里酚蓝浓度的 变化情况如图2所示。由图2可知，加入水溶性纳米铁的溴百里酚蓝水 溶液中溴百里酚蓝浓度随着降解时间的加长，而大幅度降低；而在未 加入水溶性纳米铁的空白对照组中，溴百里酚蓝水溶液中溴百里酚蓝 浓度随着降解时间的加长，变化不大。由此说明，实施例1-12所制备 的水溶性纳米铁具有优秀的催化作用，对降解溴百里酚蓝具有很强催 化效果。