[發明專利]一種花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料的制備方法及其電催化還原脫氯反應的應用

在審

• 申請號: 202010065101.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111250106A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 宋爽;蔣佳洪;邢穎;潘謙謙;劉秋香
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/34;B01J37/06;C02F1/467;C02F101/36
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種花狀納米鈀/泡沫鎳電催化材料的制備方法及其電催化還原脫氯反應的應用。以泡沫鎳為基底材料，氯化鈀溶液為反應溶液，通過化學置換法制備出花狀納米鈀/泡沫鎳電催化材料。將制備的該材料應用到一氯乙酸和2,4?二氯苯氧乙酸脫氯，在H型三電極體系中進行，以制備的該電極材料為工作電極，鉑為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，該體系的陰極室溶液為鈉鹽溶液、河水或自來水和一氯乙酸或2,4?二氯苯氧乙酸脫氯，陽極室溶液為鈉鹽溶液、河水或自來水，在恒電位脫氯法或恒電流脫氯法下脫氯反應1?3h，一氯乙酸或2,4?二氯苯氧乙酸轉化率達90.0％以上。本發明具有電極材料制備方法簡單，脫氯效率高，脫氯反應的電解質溶液來源廣的特點。

技術領域

本發明屬于電極材料制備技術領域，具體涉及一種花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料的制備方法及其電催化還原脫氯反應的應用。

背景技術

含氯有機物是指有機物分子結構中的氫原子被氯原子取代以后的有機化合物，主要包括氯代脂肪烴、氯代芳香烴及其衍生物。二十世紀，氯代有機物大量生產并廣泛應用于農業、染整行業、化工、生物醫藥及電子等領域。大部分的含氯有機物性質穩定，在自然環境中難以生物降解，在水、土壤和生物體內都有一定的積累。目前我國某些地區含氯有機物的濃度已超出環境的標準要求，對人體健康和環境安全造成嚴重威脅。含氯有機物導致的環境問題已引起研究者的廣泛關注和重視。

對于含氯有機物的脫氯處理，國內外學者做了大量地研究，處理方法有物理法、化學法、生物法、光化學脫氯和電催化還原脫氯法等。其中電催化還原脫氯法被認為是一種處理含氯有機物廢水的最有效方法之一，它具有反應條件溫和，反應速度快，無二次污染等優點。電極基底材料是影響電催化還原脫氯效率的重要因素，各種常見的電極材料中，具有三維結構的泡沫鎳因其較大的比表面積，多孔結構和優異的導電性等優點，被廣泛用作電極材料。各種催化材料中，貴金屬鈀是一種電還原脫氯活性極高的催化材料，因此鈀/泡沫鎳電極材料被廣泛用于含氯有機物的電催化還原脫氯。而目前用來處理含氯有機物電催化還原脫氯技術存在脫氯效率不夠高、催化材料成本高和能耗大等不足。國內外環保研究人員正在不懈努力，解決含氯有機物電催化還原脫氯技術中存在的問題。

公開號為CN101074133A的中國發明專利公開了一種工業廢水中氯代烴脫氯的工藝，該工藝適用于工業廢水中氯代烴的脫氯，適于處理的氯代烴包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯等，且脫氯需要時間比較長，本方法沒有涉及到有含氯芳香類污染物的脫氯。公開號為CN101565356A的中國發明專利公開了一種氯代苯酚低溫脫氯的方法，該方法是用鈀炭催化劑對氯代苯酚脫氯，脫氯效率高，但是需要考慮催化劑與反應物和產物的分離，催化劑還需要不斷活化處理。公開號為CN102658127A的中國發明專利公開了一種1,2-二氯乙烷選擇性加氫脫氯催化劑及其制備方法和應用，該催化材料的制備技術相對比較復雜。

發明內容

鑒于現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供了一種花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料的制備方法，并將制備的該材料應用到含氯有機物的脫氯處理。本發明能有效提高脫氯效率，減少貴金屬的投入量，催化電極與反應物快速分離，能用于多種電解質溶液和自然水體中含氯有機物的脫氯處理。

所述的一種花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1)先將泡沫鎳電極放入丙酮中進行超聲波除油，然后放入稀硫酸中浸泡除去表面氧化物，接著在蒸餾水中超聲振蕩清洗，最后利用高純氮氣將其吹干保存備用；

2)將步驟1)中處理好的泡沫鎳電極放入到氯化鈀溶液中，通過置換法制備出花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料。

所述的一種花狀納米鈀/泡沫鎳催化材料的制備方法，其特征在于所述步驟2)具體為：將步驟1)中處理好的泡沫鎳電極放入氯化鈀溶液中反應，反應溫度為25℃-40℃，反應時間為0.5h-2.0h，待反應結束，取出材料經洗滌后用氮氣吹干，即得到所要制備的材料。