[發明專利]一種負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010622992.7
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111729678A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 范建偉;王玥;張偉賢;滕瑋;冉獻強;余備;陳小倩
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J27/224
• 分類號: B01J27/224;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/18;B01J37/02;B01J37/06;B01J23/89;C02F1/461;C02F1/70;C02F101/16
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 陳義

1.一種負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將P123、水、鹽酸、正四硅酸乙酯進行混合攪拌，得到均勻溶液，將所述均勻溶液水浴攪拌后進行晶化，再經冷卻、過濾、干燥后進行煅燒，得到介孔二氧化硅；

S2、將聚碳硅烷溶于二甲苯中得到聚碳硅烷溶液，聚碳硅烷的數均分子量為1500～2500；將介孔二氧化硅與聚碳硅烷溶液混合攪拌，待二甲苯溶劑完全揮發后進行干燥，干燥后的粉末經煅燒、刻蝕、洗滌、干燥，得到介孔碳化硅；

S3、將PdCl₂和Cu(NO₃)₂·3H₂O進行混合得到銅鈀前驅體混合溶液；

S4、向所述銅鈀前驅體混合溶液中加入所述介孔碳化硅，待溶劑完全揮發后干燥，干燥后的粉末先后經氮氣氣氛煅燒、氫氣氣氛還原，得到所述負載鈀銅的介孔碳化硅基催化劑。

2.根據權利要求1所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述均勻溶液的各組分的配方為：每2g P123，水的用量為63.95ml，鹽酸的用量為10ml，正四硅酸乙酯的用量為4.25g；將P123、水、鹽酸進行混合攪拌，再滴加正四硅酸乙酯，得到所述均勻溶液。

3.根據權利要求1或2所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中：

晶化溫度為130℃，時間為72h；

煅燒條件為：以空氣為氣氛，煅燒要求溫度為550℃，升溫速率1C/min，煅燒時間6h。

4.根據權利要求1所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，聚碳硅烷溶液中聚碳硅烷的濃度為10wt％，介孔二氧化硅和聚碳硅烷按質量比1:(1～1.2)混合。

5.根據權利要求1或4所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中：

干燥溫度為80℃，干燥時間為12h；

刻蝕為與過量4wt％HF水溶液混合攪拌24h。

6.根據權利要求1所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中的煅燒過程為：以氮氣為氣氛，首先以2℃/min的速率升溫至350℃，保溫5h；隨后以0.5℃/min的速率升溫至700℃；繼而以2℃/min的速率升溫至1200～1400℃，保溫2h；最后在氮氣保護下自然冷卻至室溫。

7.根據權利要求1所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，所述銅鈀前驅體混合溶液中：鈀的質量體積濃度為0.1～5g/L；銅的質量體積濃度為0.05～2.5g/L；鈀銅的質量比為2:1。

8.根據權利要求1所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S4中：

所述的介孔碳化硅在所述銅鈀前驅體混合溶液中的質量體積濃度為100g/L；

干燥溫度為80℃，時間為12h；

煅燒、還原條件為：要求溫度400℃，升溫速率1℃/min；氮氣氣氛煅燒時間為3h，氫氣氣氛還原時間為1h。

9.一種負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑，采用上述權利要求1-8所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的制備方法制備而成。

10.一種負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑的應用，采用權利要求9所述的負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑，其特征在于，將所述負載鈀銅的介孔碳化硅基催化劑作為工作電極，鉑電極作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極；

將工作電極、對電極和參比電極置于硝酸鹽溶液中，得到進行脫氮反應的電催化系統，所述脫氮反應時間為24h、反應溫度為室溫、工作電極的電壓為-1.5V；

所述硝酸鹽溶液中NO₃^--N的濃度為100～500mg/L，初始pH為3～11；

電催化體系中：硝酸鹽溶液體積為20ml、所述負載銅鈀的介孔碳化硅基催化劑為4mg。