本發(fā)明涉及吸附材料，尤其涉及一種復(fù)合吸附材料及其制備方法和納米級(jí)硫化鐵晶體的生長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
1、金以其優(yōu)異的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和高熔點(diǎn)而聞名，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于消費(fèi)的快速增長(zhǎng)，世界黃金儲(chǔ)備正在逐年減少。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（usgs）在2023年發(fā)布的一份報(bào)告顯示，全球金礦儲(chǔ)量?jī)H為5萬噸左右。2014年，電氣和電子行業(yè)的黃金消費(fèi)量占黃金開采總產(chǎn)量的9.7%。然而，產(chǎn)生了數(shù)百萬噸含金廢水和廢舊電子電氣設(shè)備（weee），這不可避免地導(dǎo)致了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，如何制定有效的金回收策略，從含金廢水中提取金，已成為一項(xiàng)緊迫的需求。舊的回收模式，如火法冶金，具有低效和高能耗等許多危害，這些危害會(huì)導(dǎo)致二次污染和高成本。在此背景下，有關(guān)技術(shù)開發(fā)了離子交換樹脂、電解沉積、液-液萃取和膜分離等方法，用于從可溶性金物種中富集金。與需要額外能耗和復(fù)雜技術(shù)的方法相比，先進(jìn)功能材料實(shí)現(xiàn)的原位吸附/還原策略尤其受到青睞，并被視為一種環(huán)保的選擇，因?yàn)樗哂幸子诓僮?、?jié)能和無二次污染的顯著優(yōu)勢(shì)。
2、為了從化學(xué)吸附技術(shù)原理層面有效地回收金，需要選取含硫量豐富的材料作為設(shè)計(jì)目標(biāo)材料，且該材料原料要易于獲取、價(jià)格低廉、且對(duì)環(huán)境無污染。金屬材料（如零價(jià)鐵、zvi）因其優(yōu)異的導(dǎo)電性和強(qiáng)大的機(jī)械穩(wěn)定性，已被廣泛應(yīng)用于酸性礦山排水中金屬和類金屬（as、sb、se、tc等）的吸附和還原。作為一個(gè)進(jìn)步，金屬的硫化可以賦予表面更強(qiáng)的還原性和更好的電子傳導(dǎo)性。金屬硫化物材料及其衍生物（如硫化銅和硫化鉬）在化學(xué)催化中具有豐富的反應(yīng)或結(jié)合位點(diǎn)，由于其可還原性和金屬配位能力，已被用作汞、銀和金的新興吸附材料平臺(tái)。遺憾的是，盡管金屬硫化物作為常見的培養(yǎng)晶粒之一，在au（iii）回收方面具有預(yù)期的良好性能，但仍然存在以下缺陷：由于晶粒尺寸大或納米片堆疊，大多數(shù)晶體的吸附能力受到晶格平面暴露低的限制，使得在應(yīng)用中硫位點(diǎn)與游離金離子的原子接觸低，從而難以捕獲。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決或部分解決相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合吸附材料及其制備方法和納米級(jí)硫化鐵晶體的生長(zhǎng)方法。
2、本發(fā)明提供一種納米級(jí)fes晶體的生長(zhǎng)方法，其包括：
3、步驟a)、將fe2+源前驅(qū)體溶液與s2-源前驅(qū)體溶液混合，加入表面活性劑后密閉攪拌，得到前驅(qū)體溶液；
4、步驟b)、將磁性納米顆粒均勻吸附于磁棒表面，在磁棒表面形成磁性基底材料；
5、步驟c)、將所述磁棒垂直的置于前驅(qū)體溶液中，形成密閉的反應(yīng)體系；對(duì)所述反應(yīng)體系進(jìn)行梯度升溫，升溫至預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度并保持，磁性基底表面生成納米級(jí)fes晶體；升溫及保持期間，始終保持磁棒底端區(qū)域的溫度高于頂端區(qū)域的溫度，形成預(yù)設(shè)溫差，而后自然冷卻至室溫；所述預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度為160-200℃。
6、進(jìn)一步地，所述前驅(qū)體溶液中fe2+和s2-的摩爾比為1：1~5，進(jìn)一步優(yōu)選為1：1~3。
7、進(jìn)一步地，所述步驟a)中：
8、所述fe2+源前驅(qū)體溶液按照如下方法制備：在50-70℃的條件下，將fecl2或c4h6feo4溶解于乙醇溶液；
9、所述s2-源前驅(qū)體溶液按照如下方法制備：在50-70℃的條件下，將cs(nh2)2溶解于去離子水中。
10、進(jìn)一步地，所述步驟c)中，梯度升溫的速率為2-10℃/min；和/或，預(yù)設(shè)溫差為5-10℃。
11、進(jìn)一步地，所述步驟c)中，預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度為160-180℃。
12、進(jìn)一步地，所示納米級(jí)fes晶體的尺寸為10-100nm，晶型為troilite。
13、本發(fā)明還提供一種復(fù)合吸附材料的制備方法，其包括：
14、步驟s1)、制備核殼結(jié)構(gòu)的fe3o4@sio2復(fù)合納米微球；
15、步驟s2)、以所述fe3o4@sio2復(fù)合納米微球作為磁性基底材料，按照上述任意一項(xiàng)所述的方法，在fe3o4@sio2復(fù)合納米微球表面生成納米fes晶體；
16、步驟s3)、收集磁吸基底上段的黑色泥狀物，得到復(fù)合吸附材料fe3o4@sio2@fes。
17、進(jìn)一步地，所述步驟s1)具體為：
18、將fe3o4納米顆粒進(jìn)行超聲分散、磁選和烘干，得到預(yù)處理fe3o4納米顆粒；
19、將所述預(yù)處理粉末fe3o4納米顆粒進(jìn)行超聲分散后加入氨水?dāng)嚢杈鶆颍玫絝e3o4懸浮液；
20、在攪拌條件下，將正硅酸四乙酯滴入所述fe3o4懸浮液中，攪拌后靜置，將反應(yīng)產(chǎn)物磁選后進(jìn)行清洗和烘干，得到fe3o4@sio2復(fù)合納米微球。
21、進(jìn)一步地，所述步驟s3)具體為：
22、收集磁棒上段的黑色泥狀物；
23、在磁吸的條件下，對(duì)所述黑色泥狀物依次使用無水乙醇和去離子水進(jìn)行清洗；清洗后進(jìn)行冷凍干燥，得到復(fù)合吸附材料fe3o4@sio2@fes。
24、本發(fā)明還提供一種復(fù)合吸附材料，其由內(nèi)至外依次包括：
25、由fe3o4納米顆粒構(gòu)成的fe3o4磁核；
26、包覆于所述fe3o4磁核表面的sio2中間層；
27、沉積于所述sio2中間層表面的納米fes晶體層。
28、本發(fā)明提供的復(fù)合吸附材料可以包括以下有益效果：
29、1.通過低溫溫控的晶體可控生長(zhǎng)技術(shù)，避免了傳統(tǒng)的合成溫度增長(zhǎng)迅速阻礙的微小獨(dú)立晶粒生長(zhǎng)和晶格平面分離，在包覆sio2的磁性內(nèi)核上原位生長(zhǎng)納米級(jí)fes晶體，極大增加了有效活性晶面暴露率，豐富了材料的吸附位點(diǎn)，吸附性能高達(dá)3660?mg/g。
30、2.通過可控生長(zhǎng)獲得的單個(gè)晶體尺寸為納米級(jí)微小晶體，同時(shí)其晶體類型為troilite。與其他傳統(tǒng)合成方式獲得的magnetite尺寸為微米級(jí)的納米花薄片相比有極大地減小；同時(shí)其優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)晶面的不同和原子排布的不同為其還原能力提供了強(qiáng)電子傳導(dǎo)，使得其吸附效果有極大改善。
31、3.制備出的復(fù)合吸附材料對(duì)水體中的金元素具有極高的回收效率和吸附速率，同時(shí)可多次循環(huán)利用降低單次使用成本：在ph=4的條件下，在cpu和金礦尾礦浸出液的真實(shí)廢液吸附過程中，實(shí)現(xiàn)了在多離子干擾情況下，選擇性金回收效率高達(dá)88.49%，吸附過程在8h內(nèi)即可達(dá)到平衡；在循環(huán)使用7次后仍可達(dá)到金吸附回收效率96.24%。
32、4.該復(fù)合吸附材料內(nèi)部的fe3o4的磁化強(qiáng)度在外層包覆晶體層后，仍然可以達(dá)到24.6?emu/g，說明了該材料在使用中磁性回收效果好，極大改善了納米材料在使用中不易回收的問題，且避免了回收耗費(fèi)人力和能源，降低使用成本。
33、5.?該復(fù)合吸附材料的金還原比例較高，金元素捕獲到材料表面后，有高達(dá)88.27%的金元素會(huì)自發(fā)地從三價(jià)還原成零價(jià)，即在材料表面會(huì)原位還原產(chǎn)生納米尺度的金顆粒，將材料鹽選酸浸即可得到黃金。相比于其他材料需要進(jìn)一步洗脫吸附大量一價(jià)金再還原的過程，一步還原比例極高的該材料極大地降低了回收黃金的時(shí)間與技術(shù)成本。
34、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。