[發明專利]一種鈀基納米線及其制備和還原水體中硝酸鹽亞硝酸鹽的應用

有效

• 申請號: 201711055960.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107899573B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 于永生;劉虎;楊微微
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J31/28;C02F1/70;C02F101/16
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

一種鈀基納米線及其制備和還原水體中硝酸鹽亞硝酸鹽的應用，它涉及一種還原水體硝酸鹽的催化劑及其制備方法和應用。本發明是要解決現有的去除水中硝酸根的催化劑催化效果差、硝酸根去除率低的技術問題。本發明的鈀基納米線是以銀為核、以AgPd為殼的納米線，納米線的表面修飾聚乙烯吡咯烷亞胺。制法：一、聚乙烯吡咯烷酮和1,3?丁二醇回流處理；二、加入濃氨水回流處理；三、依次加入Na₂S、硝酸銀和銀鈀前驅體水溶液，回流處理后洗滌，得到鈀基納米線。它可以利用催化甲酸產氫作為氫源還原水體硝酸鹽和/或亞硝酸鹽的催化劑。

技術領域

本發明涉及它涉及一種還原水體硝酸鹽的催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

硝酸鹽的污染已經變成一個嚴重的環境問題。來自工業廢水、農業化肥和酸雨的硝酸根是氮的氧化物家族最穩定者，現有的硝酸鹽的還原技術已經無法滿足人類對污染水體硝酸根去除要求。據研究報道顯示很多農業國家的地下水含有高濃度的硝酸根，并且該趨勢有繼續蔓延之勢，過量的硝酸根會引起水體富營養化，少則人體吸收導致人體遭受藍嬰綜合癥和消化道癌等，這一警鐘的敲響，激勵科研工作者急需開發一類硝酸跟去除技術。

現有的飲用水中硝酸根的去除方法有生物方法、光催化還原、正滲透法、離子交換法和催化加氫還原法，其中的催化加氫還原法是一類將水體中硝酸根還原為無害氮氣的方法，相比其它方法處理速度快、無二次污染，該方法以氫氣為還原劑，通過具有高選擇性和高活性的催化劑，將水中的硝酸鹽還原為氮氣，但是現有的硝酸鹽催化加氫脫氮技術尚不成熟，脫除處理后硝酸根不徹底、不達標等問題，這與世界衛生組織(WHO)規定的應用水中硝酸根含量應該低于10mg/L的標準相差甚遠,因此，為了人類的飲用水健康，迫切需要開發一類將水體硝酸根濃度去除至低于10mg/L的新技術。

發明內容

本發明是要解決現有的去除水中硝酸根的催化劑催化效果差、硝酸根去除率低的技術問題，而提供一種鈀基納米線及其制備和還原水體中硝酸鹽亞硝酸鹽的應用。

本發明的鈀基納米線是以銀為核、以AgPd為殼的納米線，納米線的直徑為4～6納米；納米線的表面修飾聚乙烯吡咯烷亞胺。

本發明的鈀基納米線可以作為催化劑在室溫條件下完全分解甲酸和還原硝酸根或亞硝酸根的雙功能催化劑，在水中具有良好的分散性，并且該催化劑可以反復使用。

上述的鈀基納米線的制備方法，按以下步驟進行：

一、將聚乙烯吡咯烷酮和1,3-丁二醇加入到兩口燒瓶中，其中聚乙烯吡咯烷酮的物質的量與1,3-丁二醇的體積的比為1mmol：(8～9)mL，兩口燒瓶的一個口連接回流管，在磁力攪拌條件下將兩口燒瓶加熱到170～175℃并保持回流10～15min；回流時兩口燒瓶中沒與回流管連接的開口為敞口設置，回流管的另一端為敞口設置；

二、向步驟一中的兩口燒瓶中加入濃氨水，其中氨水與聚乙烯吡咯烷酮的摩爾比為1：(1～1.5)，用玻璃塞分別塞住兩口燒瓶中沒與回流管連接的開口和回流管的另一端，然后在磁力攪拌和溫度為170～175℃的條件下回流2～3h，再去掉兩口燒瓶上的玻璃塞，繼續在磁力攪拌和溫度為170～175℃的條件下回流0.5～1h，揮發掉體系的氨和水；

三、向兩口燒瓶中加入Na₂S的乙二醇溶液，攪拌均勻后，再加入硝酸銀水溶液，在磁力攪拌和溫度為170～175℃的條件下回流0.5～1h，然后加入銀鈀前驅體水溶液，繼續在磁力攪拌和溫度為170～175℃的條件下回流2～3h，自然冷卻至室溫，將產物放置在離心機中，用丙酮和水的混合液以離心洗滌，得到鈀基納米線；

上述的鈀基納米線的應用策略是借助鈀基納米線催化甲酸產氫體系還原水體硝酸鹽和/或亞硝酸鹽。

具體的方法如下：將鈀基納米線加入到含有硝酸鹽和/或亞硝酸鹽的水中，再加入甲酸，在溫度為25～50℃的條件下攪拌，完成水體中硝酸鹽和/或亞硝酸鹽去除。