摘要 偶氮染料是紡織印染工業(yè)廢水中的主要污染物，其大量排放會嚴(yán)重危害生物健康。 為了開發(fā)一類有效的納米催化劑對廢水中的偶氮染料進(jìn)行脫色，本文采用簡單的水熱合成法將Fe、Co元素?fù)诫s到鎳納米材料中形成了具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)的三元金屬納米材料（Fe-Co-Ni NPs）。 所制備的三元合金納米材料為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，少量的Fe、Co元素?fù)诫s獲得了更高的飽和磁化率，而未改變鎳的多晶結(jié)構(gòu)。 在硼氫化鈉存在條件下，由于多種金屬元素之間的相互作用，F(xiàn)e-Co-Ni NPs對剛果紅的還原降解具有非常高的催化活性，2 min即可完全脫色，表觀速率常數(shù)為1. 24 min?1，明顯優(yōu)于二元Fe-Ni（1. 00 min?1）、Co-Ni（0. 96 min?1）及單金屬Ni（0. 83 min?1）納米晶。 Fe-Co-Ni NPs對其它偶氮染料甲基橙、直接紅80及硝基苯酚類物質(zhì)的還原降解也表現(xiàn)出較佳的催化性能。 總之，該三元金屬催化劑易于合成、成本低，對偶氮染料脫色效果好、穩(wěn)定性高且可重復(fù)使用，非常適合工業(yè)偶氮廢水的前期脫色處理。

關(guān)鍵詞 三元鎳基催化劑；催化還原；偶氮染料；硼氫化鈉；剛果紅

中圖分類號：O643 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0518（2024）04-0557-11

偶氮染料是一類重要的化工產(chǎn)品，因含有偶氮基（—N= = N—）發(fā)色團(tuán)而得名，與其相連的芳香環(huán)上通常含有羥基（—OH）、甲基（—CH3）、硝基（—NO2）和磺酸（—SO3H）等官能團(tuán)。 偶氮染料由于成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和顏色種類多，所以商業(yè)用途較為廣泛，其用量占紡織工業(yè)及其它工業(yè)使用染料的50%以上［1］。 過量的偶氮染料會致畸、致突變和致癌，因而對動植物和人類具有高毒性［2］。 染料工業(yè)產(chǎn)生大量的偶氮染料廢水，一般成分復(fù)雜、色度高和毒性大，因而排放之前，需要進(jìn)行有效的脫色、降解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境無害的物質(zhì)。 目前，處理偶氮染料的方法主要包括混凝［3］、吸附［4］、膜過濾［5］、生物降解［6］、化學(xué)催化還原［7］和光催化［8-9］等。各種方法均面臨不同的挑戰(zhàn)，比如吸附法需要吸附劑的有效再生和再循環(huán)，光催化受染料廢水色度高、透光性差的限制，生物脫色過程緩慢、耗時長等［10］。

近年來，催化還原法備受關(guān)注，特別是以硼氫化鈉（NaBH4）作為還原劑的催化還原過程，因耗時短、效果好、易于操作和成本低，被認(rèn)為是一種比較經(jīng)濟(jì)、高效和綠色的處理方法［11］。 該法在高效催化劑的作用下，利用NaBH4將穩(wěn)定高毒的有機(jī)污染物還原降解為低毒或無毒化合物，然后再進(jìn)一步礦化［12-13］。過渡金屬納米粒子（如： Pd、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Fe和Co等［3，14-16］）因具有較大的比表面積和獨(dú)特的電子特性，對污染物的還原表現(xiàn)出較高的催化活性。 然而，貴金屬的高成本極大地限制了其應(yīng)用范圍，非貴金屬的優(yōu)勢則逐漸凸顯，特別是納米鎳催化劑在多相催化領(lǐng)域中表現(xiàn)出卓越的催化性能，且其催化活性還有很大提升空間。 多元金屬納米材料是一種非常有吸引力的材料，其他組分的引入，一方面能夠減少貴金屬的使用，另一方面使原有材料微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而獲得獨(dú)特的光、電及催化性能［17］。 Pandey等［18］制備了介孔硅負(fù)載的Pd/Ni雙金屬催化劑，用來催化還原剛果紅（CR）和羅丹明B，獲得比較好的降解效果； Arif［19］將雙金屬Ag/Ni納米粒子固定在聚合物微凝膠，對多種染料分子具有突出的催化降解效果； Gong等［20］制備的類黑莓結(jié)構(gòu)的三元金屬 Ni@Cu@Pd 納米粒子，對羅丹明還原具有顯著高的催化活性，表觀速率常數(shù)高達(dá)7. 20 min?1； Alshehri等［21］采用環(huán)保、簡便的方法制備了Cu-Co-Ni三元非貴金屬納米粒子，對亞甲藍(lán)是一種有效的染料降解催化劑。 值得注意的是，在多元金屬催化體系中，組分在反應(yīng)中往往起著重要作用，并為催化反應(yīng)提供了合適的環(huán)境。

本文采用水熱合成法制備了三元金屬納米材料（Fe-Co-Ni NPs），在堿性條件下，以甘露醇為有機(jī)配體，有效地將Fe、Co金屬元素?fù)诫s到Ni 納米材料中，得到具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)的三元合金納米材料。 該三元金屬納米材料對偶氮染料CR的催化還原降解具有非常高的催化活性，2 min即可完全脫色，表觀速率常數(shù)高于二元Fe-Ni、Co-Ni及單金屬Ni納米材料。 Fe-Co-Ni NPs對其它偶氮染料甲基橙和直接紅80的還原降解也表現(xiàn)出較佳的催化性能。 此外，該三元金屬催化劑還具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。