[發(fā)明專利]一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710122895.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN106964387A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范建偉;牛旭飛;許華偉;呂夢(mèng)華;陳澤涵;劉倩宏;冉獻(xiàn)強(qiáng);張任遠(yuǎn);廖振良;張華;滕瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J37/08;C02F1/461;C02F101/16
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備及應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水體富營養(yǎng)化是常見的水質(zhì)污染現(xiàn)象，來源于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)排放及自然沉降等原因，不僅引起水生生物多樣性減少，更會(huì)危害人類健康。其中主要原因之一就是氮含量的超標(biāo)，如今傳統(tǒng)處理含氮廢水方法很多（物理法、生物法、化學(xué)法），但都有局限性及引起二次污染的顧慮。因此，尋求一種高效、經(jīng)濟(jì)、限制少的處理技術(shù)，不僅降低硝酸鹽氮的濃度，同時(shí)提高產(chǎn)物中氮?dú)獾倪x擇性，這對(duì)于水體硝酸鹽處理具有重要意義。納米零價(jià)鐵顆粒尺寸小、性質(zhì)活潑，可以快速還原硝酸鹽，但其本身極易團(tuán)聚，且產(chǎn)物主要為氨氮。利用軟模板法制作一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球作為催化劑可以有效去除水體中硝酸鹽，其中參雜氮的碳納米小球作為載體，銅鈀合金作為催化活性組分，這種催化劑在去除水體中硝酸鹽的過程中具有去除效率高、去除能力強(qiáng)、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法，具體步驟如下：

（1）將銅的前驅(qū)體、鈀的前驅(qū)體和雙氰胺按比例混合，并溶于水和乙醇的混合溶液中；所述銅的前驅(qū)體為CuCl₂，鈀的前驅(qū)體為PdCl₂，銅的前驅(qū)體、鈀的前驅(qū)體和雙氰胺的質(zhì)量比為31.64 mg：25.05 mg：（0.5~1.5）g；

（2）在步驟（1）得到的混合液中滴加酚醛樹脂溶液，混合均勻；

（3）將步驟（2）得到的混合液與結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑混合均勻；

（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養(yǎng)皿上靜置，烘干；

（5）將步驟（4）中培養(yǎng)皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮?dú)鈿夥障蚂褵玫截?fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。

本發(fā)明中，步驟（1）中每31.64 mg鈀的前驅(qū)體中，所述水的用量為10 ml，乙醇的用量為8 ml。

本發(fā)明中，步驟（2）中所述的酚醛樹脂作為碳源，其濃度為20 wt%，每31.64 mg鈀的前驅(qū)體中，酚醛樹脂投加量為1 g，投加方式為逐滴滴加。

本發(fā)明中，步驟（3）中所用結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為F127，配制方法是2 g F127（與碳源質(zhì)量比為2：1）溶于12 ml乙醇，混合溫度為40℃，混合液攪拌1 h。

本發(fā)明中，步驟（4）中所述培養(yǎng)皿先在室溫條件下靜置8 h，烘干是在恒溫干燥箱中100℃下干燥24 h。

本發(fā)明中，步驟（5）中所述煅燒控制升溫速率為1 ℃/min，先升到350 ℃保溫2 h，然后升溫到600 ℃下保溫3 h。

本發(fā)明提出的制備方法得到的負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球在處理水中硝酸鹽的應(yīng)用，其特征在于：具體步驟為：負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球制備成的電極模塊，作為工作電極，以鉑電極作為參比電極，將為工作電極和鉑電極置于含硝酸鹽的溶液中構(gòu)成電催化體系進(jìn)行反應(yīng)。

本發(fā)明中，所述含硝酸鹽的溶液中NO₃^--N的濃度為100 mg/L，含硝酸鹽的溶液體積為20 ml，所述負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的用量為0.005 g，反應(yīng)時(shí)間24 h，pH為中性，反應(yīng)溫度室溫，工作電極的電壓為-1.3V。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備和應(yīng)用方法。該催化劑去除水體中硝酸鹽時(shí)去除效率高、去除能力強(qiáng)、選擇性好。用該催化劑制備成的電極模塊和鉑電極電催化含硝酸鹽的水時(shí)有良好催化性和選擇性。即使在中性條件下，該催化劑仍然能保持較高的降解效率。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球放大40000倍SEM照片。

圖2 為本發(fā)明實(shí)施例中負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球放大110000倍SEM照片。

圖3 為本發(fā)明實(shí)施例1中負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。

圖4 為本發(fā)明實(shí)施例2中負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。

圖5 為本發(fā)明實(shí)施例3中負(fù)載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1