CN115414948A - 一种钯铁双金属催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化剂技术领域，具体公开了一种钯铁双金属催化剂及其制备方法与应用。本发明首先将活性炭与高锰酸钾溶液混合浸渍，进行焙烧改性，得到改性活性炭。然后再将改性活性炭与铁源溶液和钯源溶液混合浸渍，浸渍完成后顺次进行高温焙烧和还原操作，得到钯铁双金属催化剂。本发明得到的钯铁双金属催化剂的结构为改性活性炭负载的钯铁双金属催化剂，通过改性活性炭吸附和钯铁双金属催化的协同增效作用，可以实现对4‑硝基苯酚降解反应的高效催化。并且本发明制备的钯铁双金属催化剂负载量大、尺寸均匀、粒径较小，同时具有铁磁性，易于回收。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种钯铁双金属催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
4-硝基苯酚(对硝基苯酚)是在苯酚的对位上引入一个硝基的化合物，化学式为C6H5NO3，主要用作农药、医药、染料等精细化学品的中间体，在工业生产中广泛应用。同时，对硝基苯酚也是水体中常见的有毒污染物之一。由于其结构相对稳定、在自然界中存在时间长，容易在生物体内富集滞留，严重时可导致血液疾病、肝肾损伤、雌性化甚至癌变，对人类的生命和生活带来了严重威胁。因此，对硝基苯酚的降解处理是本领域研究重点，尤其是对含对硝基苯酚废水的处理。
目前处理对硝基苯酚废水的方法主要有生化法、吸附法、液膜法和化学氧化法等。低浓度对硝基苯酚废水通常采用生物降解法来处理，较高浓度对硝基苯酚废水则多采用活性炭吸附、溶剂萃取、化学氧化等方法处理。吸附法和萃取法只是一般的分离操作，将污染物从一相转到另外一相，没有降解对硝基苯酚，容易造成二次污染；化学氧化法虽然能对对硝基苯酚进行氧化降解，但存在降解速度慢和催化剂难以回收的问题。
因此，如何提供一种钯铁双金属催化剂及其制备方法与应用，提高对硝基苯酚的降解速度，同时降低催化剂的回收难度是本领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钯铁双金属催化剂及其制备方法与应用，以解决现有的对硝基苯酚废水处理方法不能实现有害物质——对硝基苯酚的降解，以及化学氧化法降解对硝基苯酚速率慢和催化剂难以回收的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钯铁双金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将活性炭与高锰酸钾溶液混合浸渍，然后浸渍后的活性炭焙烧，得到改性活性炭；
2)将铁源溶液、钯源溶液和改性活性炭混合浸渍，然后将浸渍后的产物顺次进行焙烧、还原，得到钯铁双金属催化剂。
优选的，所述活性炭与高锰酸钾溶液的质量体积比为10～50g：1L；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.5～1mol/L。
优选的，所述步骤1)中的浸渍的时间为2～10h；所述步骤1)中焙烧的温度为200～600℃，焙烧的时间为3～6h。
优选的，所述铁源溶液中铁和钯源溶液中钯的摩尔比为1～10：1～3；所述改性活性炭与铁源溶液的质量体积比为10～50g：1L。
优选的，所述铁源溶液中的铁源包括氯化亚铁、硫酸亚铁、醋酸亚铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种，铁源溶液的质量浓度为15～25％；所述钯源溶液中的钯源包括氯化钯和/或硝酸钯，钯源溶液的质量浓度为15～25％。
优选的，所述步骤2)中浸渍的时间为2～10h。
优选的，所述步骤2)中焙烧的温度为200～600℃，焙烧的时间为3～6h。
优选的，所述步骤2)中的还原为在还原气氛中加热还原；
所述还原气氛包括氢气气氛或混合气氛；
所述混合气氛由氢气与惰性气体混合得到；
所述加热的温度为300～550℃，加热的时间为1～5h。
本发明的另一目的是提供一种钯铁双金属催化剂的制备方法制备得到的钯铁双金属催化剂。
本发明的再一目的是提供一种钯铁双金属催化剂在降解对硝基苯酚中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明公开的钯铁双金属催化剂具体结构为改性活性炭负载的钯铁双金属催化剂，本发明对活性炭进行了改性处理，经过本发明所述改性方法改性后，可以使活性炭表面形成更多的吸附位点和表面官能团，进而提高对4-硝基苯酚的吸附性能，促进4-硝基苯酚在双金属催化剂表面降解。
2、本发明公开的钯铁双金属催化剂含有金属铁和金属钯，两者具有协同增效效应，对4-硝基苯酚的降解反应具有优异的催化效果。
3、本发明所述的钯铁双金属催化剂粒径较大，同时还具有铁磁性，利用磁体辅助滤网可以轻易的实现催化剂的回收。
4、本发明公开的钯铁双金属催化剂通过氢气还原法制备，所述方法具有制备工艺简单，生产成本低的优势，适宜大规模推广应用。
具体实施方式
本发明提供了一种钯铁双金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将活性炭与高锰酸钾溶液混合浸渍，浸渍后的活性炭焙烧，得到改性活性炭；
2)将铁源溶液、钯源溶液和改性活性炭混合浸渍，将浸渍后的产物顺次进行焙烧、还原，得到钯铁双金属催化剂。
在本发明中，所述活性炭与高锰酸钾溶液的质量体积比为10～50g：1L，具体可以为15g：1L、20g：1L、25g：1L、30g：1L、35g：1L、40g：1L、45g：1L；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.5～1mol/L，具体可以为0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L。
在本发明中，所述活性炭包括椰壳活性炭、果壳活性炭和木质活性炭中的一种或几种。
在本发明中，所述步骤1)中的浸渍的时间为2～10h，具体可以为3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h；所述步骤1)中焙烧的温度为200～600℃，具体可以为250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃；焙烧的时间为3～6h，具体可以为3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h。
在本发明中，所述浸渍过程优选在搅拌条件下进行，搅拌速率为300～800rpm，具体可以为400rpm、500rpm、600rpm、700rpm。
在本发明中，所述铁源溶液中铁和钯源溶液中钯的摩尔比为1～10：1～3，具体可以为2：1、3：1、5：1、6：1、8：1、9：1、1：2、3：2、5：2、2：3；所述改性活性炭与铁源溶液的质量体积比为10～50g：1L，具体可以为15g：1L、20g：1L、25g：1L、30g：1L、35g：1L、40g：1L、45g：1L。
在本发明中，所述铁源溶液中的铁源包括氯化亚铁、硫酸亚铁、醋酸亚铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种，铁源溶液的质量浓度为15～25％，具体可以为18％、20％、22％、24％；所述钯源溶液中的钯源包括氯化钯和/或硝酸钯，钯源溶液的质量浓度为15～25％，具体可以为18％、20％、22％、24％。
在本发明中，所述步骤2)中浸渍的时间为2～10h，具体可以为3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h。
在本发明中，所述浸渍过程优选在搅拌条件下进行，搅拌速率为300～800rpm，具体可以为400rpm、500rpm、600rpm、700rpm。
在本发明中，所述步骤2)中焙烧的温度为200～600℃，具体可以为250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃；焙烧的时间为3～6h，具体可以为3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h。
在本发明中，所述步骤2)中的还原为在还原气氛中加热还原；
所述还原气氛包括氢气气氛或混合气氛；
所述混合气氛由氢气与惰性气体混合得到，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气和氪气中的一种或几种，混合气氛中惰性气体的体积占比最大为95％，具体可以为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％。
所述加热的温度为300～550℃，具体可以为350℃、400℃、450℃、500℃；加热的时间为1～5h，具体可以为2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h。
本发明还提供了一种钯铁双金属催化剂的制备方法制备得到的钯铁双金属催化剂。
本发明还提供了一种钯铁双金属催化剂在降解对硝基苯酚中的应用。
在本发明中，处理对硝基苯酚废水时，所述钯铁双金属催化剂与对硝基苯酚溶液的质量体积比优选为8～15mg：30～50mL，具体可以为10mg：35mL、12mg：35mL、14mg：35mL、10mg：40mL、12mg：40mL、14mg：40mL、10mg：45mL、12mg：45mL、14mg：45mL。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将椰壳活性炭与1mol/L的高锰酸钾水溶液按10g：1L的质量体积比混合，然后在500rpm下搅拌5h，得到经过预处理的活性炭。将经过预处理的活性炭置于马弗炉中在350℃下焙烧5h，得到改性活性炭。
将氯化亚铁溶液(质量浓度为20％)和氯化钯溶液(质量浓度为20％)混合，然后加入改性活性炭，在500rpm下搅拌6h，完成浸渍吸附，改性活性炭、氯化亚铁溶液和醋酸钯溶液的质量体积比为20g：1L：0.8L。然后置于马弗炉中在400℃下焙烧3h，随后再通入氢气/氩气(0.1：0.9，v：v)混合气氛，在450℃下还原3h，得到活性炭负载的钯铁双金属催化剂。
实施例2
将果壳活性炭与0.8mol/L的高锰酸钾水溶液按40g：1L的质量体积比混合，然后在500rpm下搅拌2h，得到经过预处理的活性炭。将经过预处理的活性炭置于马弗炉中在600℃下焙烧3h，得到改性活性炭。
将醋酸亚铁溶液(质量浓度为15％)和氯化钯溶液(质量浓度为20％)混合，然后加入改性活性炭，在800rpm下搅拌3h，完成浸渍吸附，改性活性炭、氯化亚铁溶液和醋酸钯溶液的质量体积比为30g：1L：0.5L。然后置于马弗炉中在600℃下焙烧3h，随后再通入氢气/氩气(0.05：0.95，v：v)混合气氛，在300℃下还原5h，得到活性炭负载的钯铁双金属催化剂。
实施例3
将椰壳活性炭与0.6mol/L的高锰酸钾水溶液按20g：1L的质量体积比混合，然后在700rpm下搅拌6h，得到经过预处理的活性炭。将经过预处理的活性炭置于马弗炉中在250℃下焙烧6h，得到改性活性炭。
将氯化亚铁溶液(质量浓度为20％)和硝酸钯溶液(质量浓度为20％)混合，然后加入改性活性炭，在500rpm下搅拌8h，完成浸渍吸附，改性活性炭、氯化铁溶液和硝酸钯溶液的质量体积比为40g：1L：0.4L。然后置于马弗炉中在500℃下焙烧4h，随后再通入氢气/氩气(0.05：0.95，v：v)混合气氛，在550℃下还原3h，得到活性炭负载的钯铁双金属催化剂。
实施例4
将果壳活性炭与0.5mol/L的高锰酸钾水溶液按20g：1L的质量体积比混合，然后在500rpm下搅拌8h，得到经过预处理的活性炭。将经过预处理的活性炭置于马弗炉中在500℃下焙烧5h，得到改性活性炭。
将氯化亚铁溶液(质量浓度为25％)和硝酸钯溶液(质量浓度为20％)混合，然后加入改性活性炭，在500rpm下搅拌10h，完成浸渍吸附，改性活性炭、氯化亚铁溶液和硝酸钯溶液的质量体积比为40g：1L：0.3L。然后置于马弗炉中在300℃下焙烧5h，随后再通入氢气/氩气(0.4：0.6，v：v)混合气氛，在550℃下还原2h，得到活性炭负载的钯铁双金属催化剂。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于不添加氯化亚铁溶液。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于不添加氯化钯溶液。
实验例1
分别取实施例1～4制备得到的钯铁双金属催化剂10mg和对比例1～2制备得到的催化剂10mg，加入到40mL的4-硝基苯酚溶液中，对应记为A1～A4和B1～B2，再设置一组4-硝基苯酚溶液，不添加钯铁双金属催化剂，记为B3，其中4-硝基苯酚溶液的浓度为1mmol/L。然后在A1～A4和B1～B3中加入稍过量的硼氢化钠作为电子供体(10mL，0.1mol/L)，对4-硝基苯酚进行降解，并记录降解所需时间。4-硝基苯酚降解99.9％所需时间如表1所示：
表1对硝基苯酚降解时间表
从表1可以看出，通过添加本发明所述钯铁双金属催化剂，可以大幅提升4-硝基苯酚的降解时间，说明本发明制备的催化剂具有优异的催化效果，能够显著提高反应速率；从对比例2的降解时间可以看出，只掺杂铁，对催化剂的催化效果较差；从对比例1的降解时间可以看出，只添加钯虽然可以提升催化剂的催化效果，但与本发明相比，提升较小，说明本发明中钯与铁之间存在配合作用，对催化剂的催化效果有显著提升。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将活性炭与高锰酸钾溶液混合浸渍，浸渍后的活性炭焙烧，得到改性活性炭；
2)将铁源溶液、钯源溶液和改性活性炭混合浸渍，将浸渍后的产物顺次进行焙烧、还原，得到钯铁双金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性炭与高锰酸钾溶液的质量体积比为10～50g：1L；所述高锰酸钾溶液的摩尔浓度为0.5～1mol/L。
3.根据权利要求2所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的浸渍的时间为2～10h；所述步骤1)中焙烧的温度为200～600℃，焙烧的时间为3～6h。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁源溶液中铁和钯源溶液中钯的摩尔比为1～10：1～3；所述改性活性炭与铁源溶液的质量体积比为10～50g：1L。
5.根据权利要求4所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁源溶液中的铁源包括氯化亚铁、硫酸亚铁、醋酸亚铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种，铁源溶液的质量浓度为15～25％；所述钯源溶液中的钯源包括氯化钯和/或硝酸钯，钯源溶液的质量浓度为15～25％。
6.根据权利要求5所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中浸渍的时间为2～10h。
7.根据权利要求5或6所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中焙烧的温度为200～600℃，焙烧的时间为3～6h。
8.根据权利要求7所述的一种钯铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的还原为在还原气氛中加热还原；
所述还原气氛包括氢气气氛或混合气氛；
所述混合气氛由氢气与惰性气体混合得到；
所述加热的温度为300～550℃，加热的时间为1～5h。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的钯铁双金属催化剂。
10.权利要求9所述的钯铁双金属催化剂在降解对硝基苯酚中的应用。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102794183A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-11-28 | 华东理工大学 | 一种负载活性炭的制备方法及其用途 |
| CN103357423A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-10-23 | 西安凯立化工有限公司 | 制备芳香胺用改性钯炭催化剂的制备方法及应用 |
| CN104437544A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-25 | 浙江大学 | 一种制备纳米FePd催化剂的方法、产品及应用 |
| CN105709855A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-29 | 北京旭阳科技有限公司 | 一种钯加氢催化剂的制备方法、由该方法制备的催化剂及使用该催化剂制备哌啶的方法 |
| CN105771889A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-20 | 中国地质调查局西安地质调查中心 | 一种改性活性炭的制备方法及其应用 |
| CN108479698A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-04 | 河南省城乡规划设计研究总院有限公司 | 一种同步去除污水中重金属和有机物的改性活性炭的制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102794183A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-11-28 | 华东理工大学 | 一种负载活性炭的制备方法及其用途 |
| CN103357423A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-10-23 | 西安凯立化工有限公司 | 制备芳香胺用改性钯炭催化剂的制备方法及应用 |
| CN104437544A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-25 | 浙江大学 | 一种制备纳米FePd催化剂的方法、产品及应用 |
| CN105709855A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-29 | 北京旭阳科技有限公司 | 一种钯加氢催化剂的制备方法、由该方法制备的催化剂及使用该催化剂制备哌啶的方法 |
| CN105771889A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-20 | 中国地质调查局西安地质调查中心 | 一种改性活性炭的制备方法及其应用 |
| CN108479698A (zh) * | 2018-03-31 | 2018-09-04 | 河南省城乡规划设计研究总院有限公司 | 一种同步去除污水中重金属和有机物的改性活性炭的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘冰: "高锰酸钾改性活性炭的制备及吸附性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
| 武雯等: "Pd-Fe /C催化氯酚还原脱氯-氧化联合降解", 《环境化学》 * |
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