CN101225525A - 以玻碳板为支持材料的Pd-Ni双金属催化电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
以玻碳板为支持材料的Pd－Ni双金属催化电极的制备方法属于电化学水处理的技术领域。针对目前电化学催化电极制作成本较高的问题，在单金属催化剂Pd中引入另一种廉价金属Ni，以降低其制作成本。将NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于PdCl2溶液中，加入去离子水配制成1～10mmol/L PdCl2+3～20mmol/L NiSO4·7H2O+0.1～0.3mol/L NH4Cl的混合溶液，用氨水调节pH至6.5～8.5。以表面清洗干净的玻碳板作阴极，铂片为阳极，采用恒电流电沉积的方法进行Pd－Ni双金属共沉积，沉积电流密度为0.5～15mA·cm－2，沉积时间为5～60min。将电沉积完毕后的Pd－Ni/GC电极冲洗干净进行循环伏安扫描。结果表明，Pd－Ni/GC电极在较低成本下依然保持较高的催化活性，具有一定的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有催化能力的Pd-Ni双金属负载电极的制备方法，主要用于电化学还原脱除水中的氯代有机物，属于电化学水处理的技术领域。
背景技术
氯代有机物是一类毒性大、难于被生物降解的有机污染物，它们的挥发性小、残留时间长，易于在生物、食物链中累积，对人类的健康造成了极大的危害。因此，对水中氯代有机物的去除方法进行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有机物的去除方法有生物降解法，吸附法，高级氧化技术(AOPs)，膜分离技术，零价金属及双金属催化体系还原脱氯技术以及电化学处理技术。氯代有机物的电化学处理是指在导电介质存在时，通过电化学反应而除去污水中污染物的方法。电化学还原脱氯的关键技术之一在于电极的制备。近年来所报道的电催化加氢脱氯电极制备的研究中，钯因为具有优异的活性氢贮存能力，能够保证活性氢连续与被吸附的氯代有机分子接触而成为催化剂研究的重点，先后出现了Pd/活性炭纤维(Pd/ACF)电极，Pd/Fe电极，Pd/MoOx/GC复合电极等单金属电极的研究，但因其在处理低浓度氯代有机物时电流效率低，反应时间长，能耗及电极制备成本较高等原因并没有得到广泛的推广，高效修饰电极的研究仍在继续。
发明内容
本发明旨在提供一种具有催化能力的Pd-Ni双金属负载电极，主要用于电化学还原脱除水中的氯代有机物。
本发明所说的以玻碳板为支持材料的Pd-Ni双金属催化电极的制备方法，其步骤如下：
1、氯化钯(PdCl2)溶液的配制：将PdCl2粉末溶于3mol/L的盐酸中，加热搅拌，至粉末完全溶解，用去离子水稀释得20～25mmol/L PdCl2溶液。
2、混合液的配制：将NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于步骤1所配制的PdCl2溶液中，加入去离子水配制成(1～10)mmol/LPdCl2+(3～20)mmol/LNiSO4·7H2O+(0.1～0.3)mol/L NH4Cl的混合溶液，用氨水调节pH至6.5～8.5。
3、玻碳板(GC)先用氧化铝粉末打磨至表面光洁，然后分别在0.5mol/L硫酸(除表面物)、丙酮(除油)、二次蒸馏水中超声波震荡10～15分钟以清洗干净，烘干备用。
4、以表面清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，采用恒电流电沉积的方法在步骤2所配制的混合溶液中进行Pd-Ni双金属共沉积。沉积电流密度为0.5～15mA·cm-2，沉积时间为5～60min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/L H2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。通过循环伏安曲线上的氢吸附峰值表征电极性能的优劣。
选定pH、NiSO4·7H2O浓度、PdCl2浓度、沉积电流密度Jk和沉积时间t为影响因素，通过L16(45)和L9(34)正交实验进行电极性能的优化。得出pH＝7.0；Ni2+＝8.5mmol/L；Pd2+＝3mmol/L；Jk＝15mA/cm2；t＝30min为研究范围内最佳性能Pd-Ni/GC电极的制备条件。
不同的金属对析氢反应有不同的催化能力，析氢过电位越低，越有利于析氢反应的进行。该发明选择另一种具有中等吸附氢原子能力且价格低廉的金属镍，制备双金属催化电极。镍的加入一方面降低了催化剂的成本，另一方面，因为Ni的加入，催化剂中Pd晶体的缺陷增多，从而增加其表面积，提高其对氢原子的吸附能力。采用电化学共沉积的方法制备Pd-Ni/GC电极，不仅提高了电极的催化性能，也降低了电极的制备成本，为其进一步推广提供了可能。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4所制备电极的循环伏安曲线。
图2为实施例5、6和对比例所制备电极的循环伏安曲线。
具体实施方式
实施例1：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成22.5mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于22.5mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成3mmol/L Ni2++7mmol/L Pd2++0.2mol/L NH4Cl的混合液，用氨水调节pH值至6.5。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为0.5mA·cm-2的条件下沉积5min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中曲线a，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-15.16mA。
实施例2：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成20mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于20mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成20mmol/L Ni2++10mmol/L Pd2++0.1mol/L NH4Cl的混合液。用氨水调节pH值至7.5。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为7.5mA·cm-2的条件下沉积30min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中曲线b，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-16.30mA。
实施例3：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成25mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于25mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成10mmol/L Ni2++1mmol/L Pd2++0.3mol/L NH4Cl的混合液。用氨水调节pH值至8.0。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为10mA·cm-2的条件下沉积60min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图1中曲线c，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-17.20mA。
实施例4：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成22.5mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于22.5mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成7mmol/L Ni2++3mmol/L Pd2++0.3mol/L NH4Cl的混合液。用氨水调节pH值至7.5。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为5mA·cm-2的条件下沉积10min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图2中曲线d，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-19.93mA。
实施例5：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成21mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于21mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成8.5mmol/L Ni2++5mmol/L Pd2++0.2mol/L NH4Cl的混合液。用氨水调节pH值至7.0。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为15mA·cm-2的条件下沉积30min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线见图2中曲线e，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-20.79mA。
实施例6：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成22.5mmol/L的PdCl2溶液。
称取NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于22.5mmol/L的PdCl2溶液中，用去离子水配制成8.5mmol/L Ni2++3mmol/L Pd2++0.2mol/L NH4Cl的混合液。用氨水调节pH值至7.0。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在沉积电流密度为15mA.cm-2的条件下沉积30min。
将电沉积完毕后的Pd-Ni/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线如图2中曲线f所示，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-24.83mA。
对比例：称取PdCl2粉末溶于3mol/L的HCl溶液中，用电热套加热至90℃，加热溶解过程中不断搅拌直至PdCl2粉末完全溶解，用去离子水配制成24mmol/L的PdCl2溶液。
以清洗干净的玻碳板(GC)为阴极，铂片为阳极，在24mmol/L的PdCl2溶液中进行单金属Pd的阴极电沉积。沉积电流密度为15mA·cm-2，沉积时间为30min。
将电沉积完毕后的Pd/GC电极冲洗干净，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO4电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。所得循环伏安曲线如图2中曲线g所示，在-500mV左右出现明显的氢吸附峰，峰值为-23.36mA。
实施例和对比例的结果比较表明，在混合液Pd2+浓度较低的情况下，Pd-Ni/GC电极的循环伏安曲线依然可以得到和Pd/GC电极相近甚至更大的氢吸附峰值。
Claims (2)
1.以玻碳板为支持材料的Pd-Ni双金属催化电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)、氯化钯溶液的配制：将PdCl2粉末溶于3mol/L的盐酸中，加热搅拌，至粉末完全溶解，用去离子水稀释得20～25mmol/L PdCl2溶液；
2)、混合液的配制：将NiSO4·7H2O晶体和NH4Cl粉末溶于步骤1)所配制的PdCl2溶液中，加入去离子水配制成1～10mmol/L PdCl2+3～20mmol/LNiSO4·7H2O+0.1～0.3mol/L NH4Cl的混合溶液，用氨水调节pH至6.5～8.5；
3)、玻碳板先用氧化铝粉末打磨至表面光洁，然后分别在0.5mol/L硫酸、丙酮、二次蒸馏水中超声波震荡10～15分钟以清洗干净，烘干备用；
4)、以表面清洗干净的玻碳板为阴极，铂片为阳极，采用恒电流电沉积的方法在步骤2)所配制的混合液中进行Pd-Ni双金属共沉积，沉积电流密度为0.5～15mA·cm-2，沉积时间为5～60min。
2.如权利要求1所述的以玻碳板为支持材料的Pd-Ni双金属催化电极的制备方法，其特征在于，混合液的配制为3mmol/LPdCl2+8.5mmol/LNiSO4·7H2O+0.2mol/LNH4Cl的混合溶液，pH值为7.0，沉积电流密度为15mA·cm-2，沉积时间为30min。
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Cited By (5)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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