CN109248680A - 一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 - Google Patents
一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109248680A CN109248680A CN201811138687.XA CN201811138687A CN109248680A CN 109248680 A CN109248680 A CN 109248680A CN 201811138687 A CN201811138687 A CN 201811138687A CN 109248680 A CN109248680 A CN 109248680A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic pollutant
- catalyst
- formate
- component
- pollutant degradation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 title claims abstract description 23
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 28
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 52
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 35
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 18
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 claims description 15
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 claims description 15
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N ammonium formate Chemical compound [NH4+].[O-]C=O VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 12
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 5
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L Calcium formate Chemical compound [Ca+2].[O-]C=O.[O-]C=O CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 4
- 239000004281 calcium formate Substances 0.000 claims description 4
- 229940044172 calcium formate Drugs 0.000 claims description 4
- 235000019255 calcium formate Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- GMDNUWQNDQDBNQ-UHFFFAOYSA-L magnesium;diformate Chemical compound [Mg+2].[O-]C=O.[O-]C=O GMDNUWQNDQDBNQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 4
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XKPJKVVZOOEMPK-UHFFFAOYSA-M lithium;formate Chemical compound [Li+].[O-]C=O XKPJKVVZOOEMPK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WFIZEGIEIOHZCP-UHFFFAOYSA-M potassium formate Chemical compound [K+].[O-]C=O WFIZEGIEIOHZCP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- -1 formate ions Chemical class 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 abstract description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract 1
- 229940097156 peroxyl Drugs 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002585 base Substances 0.000 description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 18
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 18
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 14
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 208000012886 Vertigo Diseases 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 8
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 8
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 6
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- VCUVETGKTILCLC-UHFFFAOYSA-N 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide Chemical compound CC1(C)CCC=[N+]1[O-] VCUVETGKTILCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 5
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 5
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 4
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 239000012696 Pd precursors Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 3
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000000804 electron spin resonance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229940044170 formate Drugs 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical group [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910002666 PdCl2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- CTHCTLCNUREAJV-UHFFFAOYSA-N heptane-2,4,6-trione Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(C)=O CTHCTLCNUREAJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 2
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004759 spandex Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRMNZCZEMHIOCP-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethanol Chemical compound OCCC1=CC=CC=C1 WRMNZCZEMHIOCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CQPFMGBJSMSXLP-ZAGWXBKKSA-M Acid orange 7 Chemical compound OC1=C(C2=CC=CC=C2C=C1)/N=N/C1=CC=C(C=C1)S(=O)(=O)[O-].[Na+] CQPFMGBJSMSXLP-ZAGWXBKKSA-M 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000012028 Fenton's reagent Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021703 Indifference Diseases 0.000 description 1
- 241000167847 Koelreuteria paniculata Species 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001597008 Nomeidae Species 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010504 bond cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002153 concerted effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001239 high-resolution electron microscopy Methods 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N nickel platinum Chemical compound [Ni].[Pt] PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002940 palladium Chemical class 0.000 description 1
- YJVFFLUZDVXJQI-UHFFFAOYSA-L palladium(ii) acetate Chemical compound [Pd+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O YJVFFLUZDVXJQI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L palladium(ii) acetylacetonate Chemical compound [Pd+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- BINNZIDCJWQYOH-UHFFFAOYSA-M potassium;formic acid;formate Chemical class [K+].OC=O.[O-]C=O BINNZIDCJWQYOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N tert-butylamine Chemical compound CC(C)(C)N YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N trihydridoboron Substances B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/52—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/38—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/635—0.5-1.0 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/647—2-50 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及环保领域，公开了一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用。本发明的催化体系可在无外加能量提供条件下高效降解偶氮染料、硝基化合物等多种有机污染物。本催化体系以甲酸盐为助剂，催化材料以金属钯、银、金、铂、铱等为催化活性主体，负载在载体氧化物表面，当甲酸盐与有机污染物混合溶液中的甲酸根离子与过渡贵金属界面接触时，甲酸根中C‑H键断键形成活性氧物种，活性氧物种包括羟基自由基，过氧氢自由基，碳酸根自由基等，产生的自由基迅速将吸附的有机物氧化为可自然降解的小分子物质，甚至无毒害的水、CO2或碳酸盐，本发明的有机污染物降解处理方法效率极高，成本低廉，催化体系稳定循环利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用。
背景技术
环境是人类生存和发展的基本前提，随着经济的快速发展和社会的不断进步，人类赖以生存的生态环境日益受到严重的污染和破坏保护环境，减轻环境污染，开发低能耗高效的环境治理技术。水污染是三污染之一，其中有机物污染（印染废水、农药、抗生素、洗涤剂等）以其含量大、浓度高探索和开发低成本、高效降解水体中有机污染物的方法具有非常重要的意义。
目前来讲，硝基苯及其衍生物和偶氮类有机染料等有机污染物的处理方法主要有以下四种：
第一：物理吸附法。物理吸附多为一些活性碳、硅藻土、树脂等介孔材料，因其较大的比表面积和良好的物理吸附性能，将硝基苯及其衍生物和偶氮类有机染料等吸附聚集到介孔材料的表面，这种方法只能简单将有机污染物富集，而介孔材料的吸附性能又受到周围环境如温度、酸碱度等影响，并且在吸附饱和时会成为污染源重新将污染物释放到周围环境中。另外，以染料为例，印染行业中，染料使用量大，所需处理的印染废水浓度较大，仅仅通过物理吸附无法满足达标排放前的处理要求，吸附有机物燃烧处理则会带来空气环境的污染。
第二：化学沉降法。化学沉降法主要是使用一些絮凝剂将溶液中的有机物沉积下来，然后过滤，絮凝原理多是以配位键的形式与有机污染物结合，往往不太稳定，对溶液酸碱较敏感，不同性质的有机物需要特定的絮凝剂，使用范围较窄，不能综合去除，此外，絮凝之后与物理吸附一样同样面对再处理是否会引起二次污染的问题。
第三：氧化法。氧化法是用强氧化剂将有机物氧化为可自然降解的小分子物质。常用的氧化法有电化学氧化法、臭氧氧化法和Fenton氧化法。电化学氧化法是使有机污染物在电极上直接或间接发生电化学反应，电化学处理一般是规模较小，电能消耗大，成本较高，处理效率也不是太高。臭氧氧化法是利用臭氧的强氧化性将有机污染物降解为小分子物质，可有效降解并且不会引起二次污染。但需要专门的臭氧发生装备，能耗很大，一公斤臭氧约耗电高达20-35度。Fenton氧化法可在温和条件下处理有机污染物，相较于前两者Fenton氧化法的氧化能力不是特别强，另外Fenton氧化法需要专门提高如H2O2等强氧化剂，无疑增加了处理成本，其反应时间也相对较慢。
第四：光催化法：光催化法是利用光和特定的催化剂产生强烈的氧化作用氧化分解废水中有机物的化学方法，目前而言，对有机污染物的光降解主要还是利用紫外-光区，可降光区还是难以达到实际应用，自然光源的利用率低，人工紫外-光源则需要考虑成本高低和能耗大小的问题。
综上所述，传统有机污染物处理方法普遍因高能耗、高成本、高苛刻环境条件，低效率而难以达到理想的效果。因此亟需开发一种新的低能耗高效技术。
发明内容
针对现有有机污染物的处理方法需要高能耗，高成本，需昂贵外加助剂，反映环境苛刻，目标处理污染物选择性单一，效率较低等一系列技术问题，本发明提供了一种反应条件温和、低能耗、清洁高效的有机污染物处理催化剂。该催化剂仅在室温条件下就有高效的有机物降解效率，所需助剂为低成本的甲酸盐，
本发明的具体技术方案为：一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，包括A组分和B组分；A组分的原料包括过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物；以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为0.1~5wt%；B组分为甲酸钾除外的甲酸盐。
本发明的催化剂可以在无外加光热电磁等外界提供能量的条件下，仅仅依靠化学试剂自身反应产生的中间物质对有机污染物降解处理。本发明不需要外加能量，但如果外加光电热磁等也对催化剂有进一步的促进作用。如以TiO2为载体，TiO2本身在光照下就有一定的有机污染物催化降解效果，而过渡贵金属基纳米粒子跟TiO2之间会产生明显的等离子共振效应，更加会促进光催化效率。
本发明人发现，过渡贵金属基催化剂，如以钯基催化剂PdO/TiNTs等为例，在与甲酸钠等甲酸盐反应过程中，通过钯原子对甲酸根的吸附，尤其是甲酸根中氢的吸附，使甲酸根的C-H键断键，在Pd与载体氧化物的界面处会产生羟基自由基、碳酸根自由基等多种活性物种，而这些自由基都有着较强的氧化性，可以用于有机污染物的降解处理，同时以甲酸盐代替H2O2或臭氧等氧化剂，大大降低了处理成本。
当甲酸盐和有机污染物配制为混合溶液时，并没有检测到任何自由基的存在；而加入A组分，有机物在降解的同时，同样可通过EPR检测到自由基的存在，但此时主要为·OH，说明在有机物和甲酸盐混合体系中，产生的碳酸根自由基、碳酸氢根自由基等迅速的与水、有机物等相互作用。所以自由基氧化降解有机物有两大途径，一是产生的·OH、·OOH等将有机物氧化降解，二是有机物直接被碳酸根自由基等降解。有机物可被氧化降解为低毒性甚至无毒，并且可自然降解的小分子有机物，甚至彻底转化为二氧化碳及碳酸盐等。
本发明人发现本发明中的催化体系对印染行业产生的印染废水尤其是偶氮类染料废水有很好的降解效果，因偶氮类化合物-N=N-的吸电子性能，更容易与产生的自由基相互作用，同时对硝基化合物及其烷烃类、芳香族衍生物同样有很高的催化降解效率。
进一步，本发明人发现，该催化体系对各种偶氮染料和硝基化合物可以无差别催化降解，不是特异性仅对某一种或一类有机物才会有一定的降解效果，即无论是一种还是多种混合染料或偶氮染料与硝基化合物混合均有高的催化效果，解决了有机污染物降解需先富集、纯化后再降解处理，或需要多类型催化剂逐步处理的复杂流程的难题，大大节约了处理成本。
进一步，本发明人发现该催化体系不仅可以降解污染物的常规溶液，对于高盐度的有机污染物同样具有高的催化降解效果；同时，体系对有机污染物浓度的耐受度高，有机污染物浓度对催化降解效率影响不明显，降解速率取决于甲酸盐和有机物分子在催化剂表面活性位点的吸附情况。
作为优选，所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸铵、甲酸钙、甲酸镁、甲酸锂中的至少一种。
作为优选，所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸铵。
常见的甲酸盐有甲酸钠、甲酸铵、甲酸钙和甲酸镁等，优化的，因甲酸钠和甲酸铵的溶解度高，使得催化体系具有最佳的催化降解有机物效果。
进一步的，甲酸铵可溶于乙醇等有机溶剂，可对一些不溶于水的有机污染物在乙醇溶液或乙醇/水混合溶液中进行有效降解。需要指出的是，该体系不包过甲酸钾在内，由于甲酸钾中钾离子的存在，使得催化剂的活性位点减少甚至被完全遮蔽，从而使得甲酸根到碳酸氢根这一关键步骤无法彻底进行下去，体系中不会产生后续的各种用于催化降解有机污染物的自由基。
作为最优选，所述甲酸盐为甲酸铵。
作为优选，所述过渡贵金属基纳米粒子为钯、银、金、铂、铱中至少一种元素的单质和/或合金和/或其化合物。
作为优选，所述化合物为氧化物或硫化物。
作为优选，所述载体氧化物为过渡金属氧化物。
作为优选，所述载体氧化物为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌、氧化锡、氧化铈。
作为优选，以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为0.5~2wt%。
作为优选，以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为1wt%。
作为优选，A组分的制备方法包括如下步骤：
1）通过沉积-沉淀法、光还原法或化学合成法制得过渡贵金属基纳米粒子；
2）载体氧化物的制备；
3）分别将过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物配制为溶液，超声分散；在搅拌条件下将过渡贵金属基纳米粒子的溶液添加至载体氧化物的溶液中，离心、真空干燥，将所得固体粉末在氧气、空气、氮气或体积比为5:95的 H2/Ar气氛下煅烧，即得A组分。
举例地说：本发明初步选用成本较低，化学性质稳定的TiO2等过渡金属氧化物纳米粒子为原料，通过水热法制备出具有大比表面积的钛酸盐纳米管（TiNTs），使得Pd粒子可以高度分散在纳米管表面。通过调节水热反应时间长短来得到最优比表面积的TiNTs载体，水热时间可为6~72 h，时间以6 h为间隔递增，优化的，12~60 h材料比表面最大，200~300m2/g不等，进一步优化，48 h为最优水热反应时间，载体纳米管的比表面积为315 m2/g。
举例地说：本发明中利用还原法制备Pd纳米粒子，在一个或多个方案中，所选Pd前躯体可以为氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、二乙酰丙酮钯、醋酸钯、氯亚钯酸钠/钾等钯的金属盐；在一个或多个方案中，所选反应溶剂可以为油胺、油酸、氯仿、甲苯、乙二醇，乙醇或甲醇；在一个或多个方案中，所选还原剂可以为水合肼、硼氢化钠、硼烷、硼胺、柠檬酸。
进一步的，利用原位醇还原法制备催化剂，在一个或多个方案中，所选载体氧化物可以为SiO2，ZnO，ZrO2、CeO2、TiO2，SnO2，WO3等金属氧化物，所选溶剂为水；在一个或多个方案中，所选Pd前躯体为氯化钯、硝酸钯、硫酸钯等溶于水的金属钯盐；在一个或多个方案中，所选醇可以为甲醇、乙醇等小分子一元醇，也可以为丙三醇、乙二醇等多元醇，还可以为苯甲醇、苯乙醇等芳香醇。
进一步的，通过光还原法制备Pd负载金属氧化物的催化剂，在一个或多个方案中，所选Pd前躯体为钯的氯酸盐、硝酸盐或硫酸盐；金属氧化物可以为TiO2、WO3、SnO、ZnO等有一定光催化响应的氧化物，所选光源可以为汞灯或氙灯，光照时间为5~60 min不等，优选的，光照时间为30 min。
Pd合金的优化选择，钯与Au、Ag、Cu、Co、Ni等金属形成双金属合金，既利用金属合金的协同催化作用提高了催化活性，又在提高催化活性的同时减少了贵金属Pd的用量，节约了成本。以金钯合金为例，在一个或多个方案中，可以上述不同Pd前躯体与氯金酸、三苯基膦氯化金等Au前躯体在不同溶剂中还原制备，优化选择溶剂以甲苯最佳，优化调控金属钯和金的质量比范围为1/9~9/1，进一步优化，Pd:Au = 2:1最佳。
作为优选，所述过渡贵金属基纳米粒子的粒径小于20nm。
作为优选，所述过渡贵金属基纳米粒子的粒径为4.9 ± 1.1 nm。
作为优选，步骤3）中，煅烧温度为100-600℃；煅烧气氛为氧气。
本发明中煅烧气氛的选择，不同气氛下（氧气、空气、氮气、H2/Ar(v/v=5/95)）煅烧出来的催化剂得出不同Pd价态（图3-4分别为Pd/TiNTs和PdO/TiNTs的XPS谱图），同时具有不同的催化剂形貌（图1-2分别为Pd/TiNTs和PdO/TiNTs的电镜图），都有很好的活性，催化活性有一定的差异。优选的，以O2下煅烧的PdO/TiNTs的为PdO空心纳米结构，可以使催化剂暴露出尽可能多的活性位点，催化降解效果最佳。
作为优选，煅烧温度为250-350℃。
作为最优选，煅烧温度为275℃。
本发明还提供了上述催化剂在有机污染物降解中的应用方法：将有机污染物与B组分配制为混合溶液；有机污染物的浓度为1*10-5-0.1 mol/L；B组分的浓度为0.1-1mol/L；然后添加A组分，进行催化降解；A组分的浓度为20-100mg/L。
作为优选，负载于第二载体上。为便于催化剂的回收重复使用，在使用前，将A组分负载于第二载体上。
作为优选，所述第二载体为纺织品、介孔材料等。纺织品为如棉麻等天然纤维布；涤纶、尼龙等合成纤维布或碳纤维材料。介孔材料为如活性炭颗粒、活性炭纤维、硅藻土、树脂材料等。
可选地，可将A组分与纤维材料原液共混，通过离心纺、静电纺等纺丝技术纺出纳米催化材料改性后的催化纤维。
可选地，可通过雾聚合方法将催化剂负载在第二载体织物表面。在一个或多个方案中，所选织物可以为棉、毛、麻等天然纤维材料，也可以为涤纶、氨纶、芳纶、锦纶等合成纤维织物。将裁剪成一定规格尺寸的棉织物乙醇、丙酮洗涤，80℃下干燥2 h后备用，用1%乙酸水溶液溶解一定量壳聚糖，搅拌澄清，用雾化器在织物表面喷涂2 min，80℃下干燥5 min，将一定量的催化剂加入乙醇或水溶液中，超声5 min是催化剂充分分散，用雾化器再次对喷涂了壳聚糖溶液的一面喷涂催化剂溶液，喷涂后，80℃干燥5 min，喷涂时间30 s~10 min，进一步优化，最佳喷涂时间为1 min。
进一步的，离心纺的方法将催化剂负载在纤维材料上。在一个或多个方案中所选离心纺纤维粒料可以为PET、TPU、PMMA、PA、PVA、PAN、纤维素、壳聚糖等，所选溶剂可以为甲苯、丙酮、氯仿、六氟异丙醇、乙醇、乙酸等，将催化剂加入到溶剂中超声分散，再加入纤维粒料搅拌共混。选取不同的浓度、纺丝速度和喷丝孔内径等参数进行纺丝制备复合催化纤维材料。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
（1）本发明为低能耗化学场驱动有机污染物处理催化体系，该催化体系以过渡金属或其氧化物纳米颗粒和常见过渡金属氧化物为主要组分，以成本低廉的甲酸盐为助剂，即可对有机污染物有绝佳的降解处理效果。与传统的电催化降解、臭氧氧化等方法相比较，能耗小，成本低，设备条件简单；与Fenton法相比较，不必加入氧化剂，催化剂不受有机污染物溶液酸碱性条件的影响，比芬顿试剂稳定性好许多，可长期循环使用。
（2）本发明涉及的化学场驱动催化体系，无需提供额外能量供应，即可通过自身化学作用将有机污染物处理，在室温甚至低温值0 ℃是仍有很高的催化降解活性，而光、热等的存在对催化活性有促进作用，但无需刻意提供相应外在能量。
（3）本发明涉及的催化体系可同时对多种有机污染物如染料、硝基化合物等均有很好的催化效果，催化体系可耐高有机物浓度，可直接对浓缩的污染物进行处理；催化体系还可耐受高盐度有机废水，可拓展应用于生物医药等行业废水的处理。
（4）本发明涉及的催化体系，可将负载有Pd或PdO等的过渡金属氧化物负载于第二载体，第二载体包括但不限于棉、毛、麻等天然纤维材料及其织物，涤纶、氨纶、锦纶等合成纤维织物等的表面，该技术路线绿色环保，操作简便，最重要的是便于催化材料的再回收循环使用，对我国环境保护方面的发展具有重大的推动作用。
附图说明
图1为PdO/TiNTs的高倍透射电镜图。
图2为Pd/TiNTs的高倍透射电镜图。
图3为不同气氛下煅烧Pd/TiNTs的X射线光电子能谱。
图4为PNP + SF在PdO/TiNTs催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图5为SF与PdO/TiNTs反应过程中产生的自由基电子自旋共振谱图。所用捕获剂为DMPO。
图6为SF+ AR1溶液、SF + AR1 + PdO/TiNTs在氮气和空气环境反应过程中产生自由基的电子自旋共振谱图，所用自由基捕获剂为DMPO。
图7为AR1在AmF存在和不存在情况下PdOPt/CeO2催化紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图8为SF + PNP溶液、SF + PNP + PdO/TiNTs在氮气和空气环境反应过程中产生的羟基自由基的电子自旋共振谱图，所用自由基捕获剂为DMPO。
图9为AO7 + SF和MO + SF在PdO/TiNTs催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图10为AR1有SF下PdO/TiNTs催化循环20次降解率变化。
图11为AO7与AR1混合溶液 + 甲酸铵在PdO/TiNTs催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图12为PNP与MO混合溶液 + SF在PdO/ZnO催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图13为PNP、MO、AO7、AR1四物质混合溶液+ SF在PdO/SiO2催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图14为PNP、AR1混合溶液 + SF在AuPd/TiNTs催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图15为PNP与MO混合溶液 + SF在雾聚合PdO/TiNTs/cotton fiber催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
图16为PNP与AO7混合溶液 + SF在离心纺PdO/TiNTs/壳聚糖催化下的紫外-可见分光光度计吸收谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
染料降解率计算公式为：(C 0 -C t )/C 0 ，其中C 0 是指反应物初始浓度，C t 是指反应物t时刻的实时浓度；
简写说明：
（1）HR-TEM是指高倍透射电镜；
（2）XPS是指X射线光电子能谱；
（3）SF是指甲酸钠；
（4）DMPO是指5，5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物；
（5）是指对硝基苯酚；
（6）AR1是指酸性红1；
（7）AO7是指酸性橙7；
（8）MO是指甲基橙；
（9）AuPd是指金钯合金。
总实施例
一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，包括A组分和B组分；A组分的原料包括粒径小于20nm的过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物；以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为0.1~5wt%；B组分为甲酸钾除外的甲酸盐。
其中：
所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸铵、甲酸钙、甲酸镁、甲酸锂中的至少一种。
所述过渡贵金属基纳米粒子为钯、银、金、铂、铱中至少一种元素的单质和/或合金和/或其化合物。
所述载体氧化物为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌、氧化锡、氧化铈。
A组分的制备方法包括如下步骤：
1）通过沉积-沉淀法、光还原法或化学合成法制得过渡贵金属基纳米粒子；
2）载体氧化物的制备；
3）分别将过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物配制为溶液，超声分散；在搅拌条件下将过渡贵金属基纳米粒子的溶液添加至载体氧化物的溶液中，离心、真空干燥，将所得固体粉末在氧气、空气、氮气或体积比为5:95的 H2/Ar气氛下煅烧（100-600℃），即得A组分。
上述催化剂在有机污染物降解中的应用：将有机污染物与B组分配制为混合溶液；有机污染物的浓度为1*10-5-0.1 mol/L；B组分的浓度为0.1-1mol/L；然后添加A组分，进行催化降解；A组分的浓度为20-100mg/L。
可选地，在使用前，将A组分负载于第二载体上。
实施例 1
本实施例以化学还原法制备5 nm粒径Pd为例。称取150 mg的二乙酰丙酮钯加入到100mL圆底烧瓶内，用量筒量取30 mL油胺加入，60℃油浴搅拌至溶液澄清；将260 mg的甲硼烷-叔丁胺基络合物（BTBC）溶于2 mL的油胺中，然后滴加到烧瓶中，将温度升至90℃保温1 h；待溶液冷却至室温后加入50 mL无水乙醇，离心并用无水乙醇洗涤2-3次后干燥备用。
TiO2纳米管的制备：0.6 g TiO2粉末和60 mL NaOH (10 mol/L)溶液经超声波分散30 min、避光搅拌1 h充分混合均匀后移至带聚四氟乙烯内衬(100 mL)的不锈钢水热反应釜中，密封，置于鼓风干燥箱内，加热到150℃，恒温保持48 h，自然冷却至室温，用离心机分离。样品先用超纯水洗至中性，再用0.01 mol/L的HCl溶液反复清洗至pH值接近于HCl溶液的pH值，最后用超纯水反复清洗，直至洗出的水溶液pH值接近中性。样品经离心后，在80℃下鼓风干燥12 h，即制得钛酸盐纳米管。
将制备的Pd纳米粒子溶于三氯甲烷中，配制为溶液，称取1 g制备的TiO2纳米管，加入到100 mL烧杯中，用量筒量取20 mL三氯甲烷倒入烧杯中，超声10 min左右待TiO2纳米管分散均匀，边搅拌别加入Pd的三氯甲烷溶液，使Pd量为10 mg。搅拌30 min使Pd充分附着到TiO2上，离心室温真空干燥，将所得 固体粉末在275℃氧气等不同气氛下煅烧5 h。即得所需催化剂。可通过改变Pd的用量调节Pd的负载量，改变范围为0.1wt%~5wt%，所得催化剂HR-TEM图如图1所示，从a）图可以看出，1wt%时PdO均匀分散在TiNTs的表面，内嵌图为PdO的粒径分布图，b）图为高分辨下电镜图，可以明显的看出PdO的空心结构，c）图为PdO纳米粒子的晶格结构分析，（101）晶面的晶面间距为0.27 nm。图2为N2气氛下煅烧的Pd/TiNTs催化剂，从图a）可以看出Pd纳米粒子均匀分布，图b）高分辨电镜下可以看出Pd为实心栾晶结构，主要暴露晶面为（111），晶面间距为0.22 nm，图3为不同气氛煅烧后Pd的结合能变化及相应价态，可以看出N2、H2和Ar气氛下煅烧，Pd纳米粒子的价态没有发生变化，均以游离态为主，而O2下煅烧后明显的以氧化态Pd2+为主要存在形式，表1为未负载TiNTs、Pd/TiNTs为煅烧、N2煅烧和O2煅烧后不同状态下材料的比表面积、孔径和孔体积。
表1 BET数据
| Samples | S<sub>BET</sub>/m<sup>2</sup> g<sup>-1</sup> | V<sub>P</sub>/mL g<sup>-1</sup> | d<sub>P</sub>/nm |
| kv-PdO/TiNTs | 299.2859 | 0.8410 | 11.2401 |
| Pd/TiNTs | 261.1654 | 0.7269 | 11.1332 |
| Pd/TiNTs without calcination | 305.9605 | 0.8496 | 11.1073 |
| TiNTs | 314.4980 | 0.8353 | 10.6239 |
实施例2
本实施例以光还原法制备Pd纳米粒子为例。配制PdCl2的水溶液，称取1 g的TiO2纳米粒子(25 nm)加入到在10 mL去离子水溶液中，超声分散10 min，搅拌过程中逐滴滴加PdCl2溶液，滴加完毕后，搅拌30 min，将溶液在300 W汞灯下照射1 h，取出离心水洗涤2-3次，干燥。通过改变前躯体PdCl2的量来调节Pd在TiO2上的负载量，范围从0.1wt%~5wt%。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例 3
TiO2-B纳米线的制备：0.6 g TiO2粉末和60 mL NaOH (15 mol/L)溶液经超声波分散30 min、避光搅拌1 h充分混合均匀后移至带聚四氟乙烯内衬(100 mL)的不锈钢水热反应釜中，密封，置于鼓风干燥箱内，加热到170℃，恒温保持72 h，自然冷却至室温，用离心机分离。样品先用超纯水洗至中性，再用0.01 mol/L的HCl溶液反复清洗至pH值接近于HCl溶液的pH值。样品经离心后，在80℃下鼓风干燥12 h，然后在400℃下煅烧4 h，即制得TiO2-B纳米线。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例4
原位还原制备Pd/TiNTs：取1 g的TiO2加入的200 mL烧杯中加入100 mL的去离子水，超声3-5 min使TiO2充分分散，称取一定量的Pd(NO3)2配制成50 mL水溶液，逐滴滴加到上述溶液中，搅拌2 h后加入5 mL的乙醇，搅拌12 h后离心，80℃下干燥5 h，275℃氧气气氛下煅烧5 h，Pd含量可通过调节前躯体Pd(NO3)2的量来控制，范围从0.1wt%~5wt%。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例5
5 nm金纳米粒子催化剂的制备：100 mg三苯基膦氯化金（AuPPh3Cl）溶于20 mL甲苯，再加入400 μL硫醇，55℃下搅拌至澄清后加入220 mg的BTBC或84 mg的NaBH4，反应6.5 h，冷却至室温，无水乙醇沉淀，5000 rpm离心，将固体室温干燥备用，将Au负载于TiO2-B，负载方法如上述实施例，将所得材料450℃空气气氛中煅烧3 h即可，Au负载量可通过调节Au用量来控制，范围从0.1wt%~5wt%。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例6
铂钯合金负载于TiO2纳米粒子：25 mg的乙酰丙酮铂和38 mg的乙酰丙酮钯（Pt：Pd=1：1）溶于15 mL的油胺，90℃下搅拌，将120 mg的BTBC溶于2 mL的油胺中加入上述反应液，将反应温度升至120℃，反应2 h，自然冷却至室温，无水乙醇洗涤，离心自然干燥，按上述实施例的沉积-沉淀法负载于CeO2上，300℃空气气氛下煅烧3 h。Pt和Pd的比例可以通过改变两种前驱体用量来调节，范围为1：5~5：1，在金属氧化物上负载时刻通过改变合金用量来调节负载量，范围为0.1wt%~5wt%（按合金质量计算）。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例7
将催化剂负载与第二载体棉布：将棉布用乙醇、丙酮洗涤后80度干燥处理，将干燥的棉布裁剪成一定规格大小，配制一定量1%质量浓度的壳聚糖乙酸水溶液，用喷雾法均匀喷涂于裁制好的棉布5 min，将棉布在80℃干燥5 min后取出，取一定量的Pd/TiNTs催化剂，超声分散于水溶液中，再将催化剂水溶液喷涂于壳聚糖溶液处理干燥后的棉布1 min，80度干燥5 min；重复上述操作三次，即得Pd/TiNTs负载与第二载体的催化剂。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例8
通过纺丝工艺将催化剂负载于第二载体：将一定量制备好的PdO/TiNTs或PdO/TiO2加入到一定量5%的醋酸水溶液中，超声5 min充分分散，再加入一定量高粘壳聚糖，搅拌24 h使催化剂与壳聚糖均匀混合。取3-5 mL的混合溶液加入到离心纺丝机腔体中，用27号喷丝头，5000 rmp转速离心，收集纺出的壳聚糖纤维，80℃干燥3 h。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
实施例9
将催化剂负载于碳纤维：在上述实施例的水热处理前的避光搅拌过程中在溶液中加入一定量的碳纤维，同样条件下水热反应，将水热反应后的碳纤维取出，水洗2-3次，去除表面多余的NaOH和未负载的TiO2，再用0.01 mol/L的HCl溶液洗涤2-3次至中性，将洗涤后的碳纤维80℃下干燥12 h。
将制备好的Pd纳米粒子按上述方法氯仿溶解负载到制备的碳纤维上，不同气氛下煅烧，既得催化剂负载的碳纤维。
本实施例的其与部分可参照与实施例1。
降解效果的测试
实施例10
PdO/TiNTs对对硝基苯酚的降解效果：取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的对PNP溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收图4为PNP的紫外可见分光光度计吸收峰谱图。对反应体系中自由基的检测如图5、6所示，首先是图4中纯SF溶液反应时的自由基检测，单纯的SF溶液没有任何EPR信号峰的出现，Pd/TiNTs在O2和N2气氛下反应均有羟基自由基DMPO-•OH的信号峰出现，相较于N2下PdO/TiNTs明显信号峰较弱，N2气氛下PdO/TiNTs不仅产生DMPO-•OH的信号峰，还检测到DMPO-•OOH和DMPO-•CO2 -等的信号峰；而图5中PNP与SF混合溶液降解反应过程中可以看出，未加催化剂的溶液仍没有任何信号峰出现，加入催化剂后，N2和O2（Air）下均只有羟基自由基•OH的信号峰出现，说明PNP的加入后，甲酸盐产生的•OOH和•CO2 -等迅速与吸附在催化剂表面的PNP反应，反应过程中可能又产生了一部分•OH，因而DMPO-•OH的信号峰明显增强，将其氧化为小分子物质，故不再有DMPO-•OOH和DMPO-•CO2 -等信号峰出现。
实施例11
PdOPt/CeO2对AR1的降解效果：取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸铵和1×10-4 mol/L的AR1溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，谱图见附图7，a）为加入SF助剂30 min内光谱吸收变化图，AR1特征吸收峰30 min内降为0，几乎被完全降解，b）为未加SF助剂30 min内的光谱吸收变化谱图，AR1特征吸收峰没有明显变化。对反应体系中自由基的检测，如图8可以发现与PNP溶液类似的规律，说明该催化体系对偶氮染料的降解也遵循同样反应机理。
实施例12
PdO/TiO2-B对AO7的降解效果：取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的AO7溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，光谱吸收变化如图9a所示。
实施例13
Pd/TiNTs对MO的降解效果：取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4mol/L的MO溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，光谱吸收变化如图9b所示，图10为AR1循环20次的催化降解效果。
实施例14
混合溶液的降解效果，降解方法
甲酸铵为助剂，PdO/TiNTs对MO和PNP混合溶液的降解效果：
取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸铵和1×10-4 mol/L的PNP与1×10-4mol/L的MO混合溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，从图11的MO和PNP混合溶液吸收谱图可以看出，谱图特征吸收峰为两物质吸收峰的叠加，混合溶液同样被完全降解。
实施例15
PdO/ZnO对AO7和AR1混合溶液的降解效果：
取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的AO7与1×10-4mol/L的AR1混合溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，图12为AO7和AR1混合溶液特征吸收峰变化。
实施例16
PdO/SiO2对MO、AR1、AO7、PNP四混合溶液的降解效果：
取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的MO、1×10-4 mol/L的AR1、1×10-4 mol/L的AO7、1×10-4 mol/L的PNP混合溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，图13为混合溶液特征吸收峰变化。
实施例17
AuPd/TiNTs对MO、AR1、PNP混合溶液的降解效果：
取5 mg的催化剂，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的MO、1×10-4 mol/L的AR1和1×10-4 mol/L的PNP混合溶液加入到样品瓶中，超声分散5 s，使催化剂均匀分散，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，图14为混合溶液特征吸收峰变化。
实施例18
雾聚合PdO/TiNTs/cotton fiber对AR1和PNP混合溶液的降解效果：
裁剪1 cm × 1 cm的雾聚合改性后的棉织物，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的PNP与1×10-4 mol/L的AR1混合溶液加入到样品瓶中，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，图15为混合溶液特征吸收峰变化。
实施例19
离心纺PdO/TiNTs/壳聚糖对AO7和PNP混合溶液的降解效果：
裁剪1 cm × 1 cm的雾聚合改性后的棉织物，将20 mL的含1 mol/L的甲酸钠和1×10-4 mol/L的AO7与1×10-4 mol/L的PNP混合溶液加入到样品瓶中，室温下搅拌，每隔一定时间间隔取样用紫外-可见分光光度计测定溶液的光谱吸收，图16为混合溶液特征吸收峰变化。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于：包括A组分和B组分；A组分的原料包括过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物；以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为0.1~5wt%；B组分为甲酸钾除外的甲酸盐。
2.如权利要求1所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于，所述甲酸盐选自甲酸钠、甲酸铵、甲酸钙、甲酸镁、甲酸锂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于，所述过渡贵金属基纳米粒子为钯、银、金、铂、铱中至少一种元素的单质和/或合金和/或其化合物。
4.如权利要求1所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于，所述载体氧化物为二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、氧化锌、氧化锡、氧化铈。
5.如权利要求1所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于，以贵金属元素的质量为准，过渡贵金属基纳米粒子在载体氧化物上的负载量为0.5~2wt%。
6.如权利要求1所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于：A组分的制备方法包括如下步骤：
1）通过沉积-沉淀法、光还原法或化学合成法制得过渡贵金属基纳米粒子；
2）载体氧化物的制备；
3）分别将过渡贵金属基纳米粒子和载体氧化物配制为溶液，超声分散；在搅拌条件下将过渡贵金属基纳米粒子的溶液添加至载体氧化物的溶液中，离心、真空干燥，将所得固体粉末在氧气、空气、氮气或体积比为5:95的 H2/Ar气氛下煅烧，即得A组分。
7.如权利要求1或6所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于，所述过渡贵金属基纳米粒子的粒径小于20nm。
8.如权利要求6所述的一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂，其特征在于：步骤3）中，煅烧温度为100-600℃；煅烧气氛为氧气。
9.一种如权利要求1所述催化剂在有机污染物降解中的应用，其特征在于：将有机污染物与B组分配制为混合溶液；有机污染物的浓度为1*10-5-0.1 mol/L；B组分的浓度为0.1-1mol/L；然后添加A组分，进行催化降解；A组分的浓度为20-100mg/L。
10.一种如权利要求1所述催化剂在有机污染物降解中的应用，其特征在于：在使用前，将A组分负载于第二载体上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811138687.XA CN109248680B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811138687.XA CN109248680B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109248680A true CN109248680A (zh) | 2019-01-22 |
| CN109248680B CN109248680B (zh) | 2021-06-15 |
Family
ID=65048354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811138687.XA Active CN109248680B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109248680B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110026249A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 天津大学 | 一种用于常温降解VOCs的原子级“微纳催化胶囊” |
| CN110252364A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-09-20 | 宁波市雨辰环保科技有限公司 | 就地生产氢氧根自由基的催化体系及其应用 |
| CN113070065A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 空心无定型钴碳化物类Fenton催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113600183A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-05 | 长春工业大学 | 一种Pd基催化剂的制备方法及其应用 |
| CN113897628A (zh) * | 2021-08-27 | 2022-01-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种电催化解聚pet的方法 |
| CN115106081A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-27 | 贵州大学 | 一种聚电解质膜负载型Pd基催化剂Pd/SPEn的制备方法 |
| CN116060135A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-05 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种复合纳米材料、制备方法以及催化降解应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404643B1 (en) * | 1989-06-22 | 1993-03-17 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd | Method for removing mercaptans |
| CN105771974A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-07-20 | 中国科学院大学 | 一种室温催化甲酸盐分解产氢的催化剂 |
| CN106861736A (zh) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种纳米钯基催化剂及制备和应用 |
| CN106966481A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-21 | 吉林大学 | 原位还原修复受污染地下水的方法 |
| WO2018058190A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A system and process for removing organic contaminants and recovering caustic soda from an alkaline liquid |
-
2018
- 2018-09-28 CN CN201811138687.XA patent/CN109248680B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404643B1 (en) * | 1989-06-22 | 1993-03-17 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd | Method for removing mercaptans |
| CN106861736A (zh) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种纳米钯基催化剂及制备和应用 |
| CN105771974A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-07-20 | 中国科学院大学 | 一种室温催化甲酸盐分解产氢的催化剂 |
| WO2018058190A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A system and process for removing organic contaminants and recovering caustic soda from an alkaline liquid |
| CN106966481A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-21 | 吉林大学 | 原位还原修复受污染地下水的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SAIRA SHABBIR ET AL.: ""Resin-supported palladium nanoparticles as recyclable catalyst for the hydrodechlorination of chloroarenes and polychlorinated biphenyls"", 《APPLIED ORGANOMETALLIC CHEMISTRY》 * |
| 张长斌等: ""负载型贵金属催化剂用于室温催化氧化甲醛和室内空气净化"", 《科学通报》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110026249A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 天津大学 | 一种用于常温降解VOCs的原子级“微纳催化胶囊” |
| CN110026249B (zh) * | 2019-04-17 | 2021-05-25 | 天津大学 | 一种用于常温降解VOCs的原子级“微纳催化胶囊” |
| CN110252364A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-09-20 | 宁波市雨辰环保科技有限公司 | 就地生产氢氧根自由基的催化体系及其应用 |
| CN113070065A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 空心无定型钴碳化物类Fenton催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113897628A (zh) * | 2021-08-27 | 2022-01-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种电催化解聚pet的方法 |
| CN113600183A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-05 | 长春工业大学 | 一种Pd基催化剂的制备方法及其应用 |
| CN115106081A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-27 | 贵州大学 | 一种聚电解质膜负载型Pd基催化剂Pd/SPEn的制备方法 |
| CN115106081B (zh) * | 2022-06-14 | 2024-01-09 | 贵州大学 | 一种聚电解质膜负载型Pd基催化剂Pd/SPEn的制备方法 |
| CN116060135A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-05-05 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种复合纳米材料、制备方法以及催化降解应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109248680B (zh) | 2021-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109248680A (zh) | 一种低能耗化学场驱动的有机污染物降解催化剂及其应用 | |
| Emam et al. | Observable removal of pharmaceutical residues by highly porous photoactive cellulose acetate@ MIL-MOF film | |
| Abdelhameed et al. | Employable metal (Ag & Pd)@ MIL-125-NH2@ cellulose acetate film for visible-light driven photocatalysis for reduction of nitro-aromatics | |
| Hickman et al. | TiO2-PDMS composite sponge for adsorption and solar mediated photodegradation of dye pollutants | |
| Mosleh et al. | Ag3PO4/AgBr/Ag-HKUST-1-MOF composites as novel blue LED light active photocatalyst for enhanced degradation of ternary mixture of dyes in a rotating packed bed reactor | |
| Jalali et al. | One step integration of plasmonic Ag2CrO4/Ag/AgCl into HKUST-1-MOF as novel visible-light driven photocatalyst for highly efficient degradation of mixture dyes pollutants: Its photocatalytic mechanism and modeling | |
| Sabzehmeidani et al. | Sonophotocatalytic treatment of rhodamine B using visible-light-driven CeO 2/Ag 2 CrO 4 composite in a batch mode based on ribbon-like CeO 2 nanofibers via electrospinning | |
| Emmanuel et al. | Phytogenically bioengineered metal nanoarchitecture for degradation of refractory dye water pollutants: A pragmatic minireview | |
| CN103373750A (zh) | 一种可见光去除有机物和重金属离子的光源装置及其制备方法 | |
| CN106881111A (zh) | 氧化亚铜和银共同负载的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102716740A (zh) | 多组分多孔分级结构光催化材料的制备方法 | |
| CN109967128B (zh) | 一种降解罗丹明b的光催化复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN101411995A (zh) | 具有可见光催化活性的AgBr/PANI/TiO2纳米复合材料的制备方法 | |
| CN109331817A (zh) | 一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法 | |
| Ahirwar et al. | Synthesis of mesoporous TiO 2 and its role as a photocatalyst in degradation of indigo carmine dye | |
| CN109012663B (zh) | 一种纳米银/碳复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN106732816A (zh) | 一种Pd/TiO2/棉花纤维复合甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN107029641B (zh) | 中空双壳二氧化钛纳米颗粒及其应用 | |
| CN104689839A (zh) | Ag-AgCl/凹凸棒石纳米复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108339574A (zh) | 一种可见光催化降解罗丹明b的钛基复合材料及其制备 | |
| Nokandeh et al. | Removal of yellow acid-36 dye from textile industries waste water using photocatalytic process (UV/TiO2) | |
| CN105080585B (zh) | 一种Ag/TiO2-N可见光催化剂及其超临界醇热制备方法和应用 | |
| CN107790127A (zh) | 一种Pt‑Ag/WO3等离子体光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Duan et al. | Efficient and stable monolithic microreactor with Ag/AgCl photocatalysts coated on polydopamine modified melamine sponge for photocatalytic water purification | |
| Abdelhameed et al. | Removable visible-light photocatalysts for nitro-group reduction constructed from palladium decorated Ti-MOFs integrate onto fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Renhong Inventor after: Zhu Xiaohui Inventor after: Yan Xiaoqing Inventor after: Liang Shipan Inventor after: Chen Jiaying Inventor before: Zhu Xiaohui Inventor before: Li Renhong Inventor before: Yan Xiaoqing Inventor before: Liang Shipan Inventor before: Chen Jiaying |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220426 Address after: 313300 floor 20, No. 2 Shengli West Road, Changshuo street, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province (self declaration) Patentee after: ANJI GOACHIEVE ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 310018 No. 2 street, Xiasha Higher Education Zone, Hangzhou, Zhejiang Province, Zhejiang Sci-Tech University Patentee before: ZHEJIANG SCI-TECH University |