專利名稱：Pd-Ni-聚吡咯修飾鈦催化電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有催化能力的以聚吡咯修飾的鈦基為載體的Pd-Ni雙金屬催化電極 的制備方法，主要用于電化學(xué)還原脫除水中的氯代有機(jī)物，屬于電化學(xué)水處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氯代有機(jī)化合物是一類難降解性有機(jī)化合物,具有極大的危害性，它們的揮發(fā)性小、 殘留時(shí)間長，易在生物及食物鏈中累積，對水源水造成嚴(yán)重污染，對人類健康造成極大危 害，許多氯代有機(jī)物被認(rèn)為具有"致癌、致畸、致突變"效應(yīng)。因此，對水中氯代有機(jī)物 去除方法進(jìn)行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有機(jī)物的去除方法有生物降解法，吸 附法，F(xiàn)enton試劑法，濕式氧化法，臭氧氧化法，膜分離技術(shù)，零價(jià)金屬及雙金屬催化體 系還原脫氯技術(shù)以及電化學(xué)技術(shù)等。氯代有機(jī)物的電化學(xué)處理是指在導(dǎo)電介質(zhì)存在時(shí)，通 過電化學(xué)反應(yīng)而除去污水中污染物的方法。近年來所報(bào)道的電催化加氫脫氯電極制備的研 究中，鈀因?yàn)榫哂袃?yōu)異的活性氫貯存能力，能夠保證活性氫連續(xù)與被吸附的氯代有機(jī)分子 接觸而成為催化劑研究的重點(diǎn)。電化學(xué)還原脫氯的關(guān)鍵技術(shù)之一在于電極，近年來先后有 關(guān)于Pd/活性炭纖維(Pd/ACF)電極，Pd/GC電極，Pd/Ni電極，Pd/Ti電極等單金屬直接沉 積于基材上的電極及Pd/M0Ox/GC復(fù)合電極的研究，但因其在處理低濃度氯代有機(jī)物時(shí)電 流效率低，能耗高，基材對鈀的沉積表面積相對較小等原因并沒有得到廣泛的推廣，高效 修飾電極的研究仍在繼續(xù)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種具有催化能力的Pd-Ni-聚吡咯修飾鈦催化電極的制備方法，主要 用于電化學(xué)還原脫除水中的氯代有機(jī)物。本發(fā)明所說的Pd-Ni-聚吡咯修飾鈦催化電極的制備方法，其步驟如下 1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于鹽酸中，用去離子水稀釋得22.5mmol/LPdCl2溶液。2、混合液的配制將NiS(V7H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟l所配制的PdCl2溶液 中，加入去離子水配制成8.5mmol/LPdCl2 +10mmol/L NiS04'7H20 + 0.2mol/L NH4C1的混合 溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至6.5。3、 鈦基依次分別在硫酸(除表面物)、丙酮(除油)、二次蒸餾水中超聲波震蕩10 分鐘以清洗干凈，晾干備用；吡咯蒸餾備用。4、 PPy/Ti電極的制備以上述的表面清洗干凈的鈦基為陽極，鉑片為陰極，lml上述 的吡咯加入10ml 0.5mol/L的硫酸中，稀釋至100ml制成鍍液，采用電沉積的方法制得PPy/Ti 電極，沉積電流密度為0.6mA'cm—2，沉積時(shí)間為20min。5、 以歩驟4制得的電極為陰極，鉑片為陽極，采用電沉積的方法在步驟2所配制的 混合溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬的共沉積，沉積電流密度為7.5mA'cm—2，沉積時(shí)間為40min。鈀在基載材料上沉積的分散程度越均勻、粒徑越小、沉積表面積越大，越有利于氫的 吸附并發(fā)生析氫反應(yīng)。該發(fā)明將吡咯均勻的聚合到鈦基上，形成一層致密的呈凹凸?fàn)畹木?吡咯膜，聚吡咯的沉積不僅增大了鈦基的有效表面積，而且影響對金屬顆粒的電子效應(yīng)產(chǎn) 生了影響，改變了其化學(xué)吸附和催化性能。同時(shí)該發(fā)明選擇另一種具有中等吸附氫原子能 力且價(jià)格低廉的金屬鎳來制備雙金屬催化電極，鎳的加入一方面降低了催化劑的成本，另 一方面，因?yàn)殒嚨募尤?，催化劑中Pd晶體的缺陷增多，從而增加鈀顆粒表面積，提高其 對氫原子的吸附能力。采用電化學(xué)共沉積的方法制備Pd-Ni/PPy/Ti電極，不僅提高了電極 的催化性能，也降低了電極的制備成本，為其進(jìn)一步推廣提供了可能。


圖1為實(shí)施例與對比例所制備電極的循環(huán)伏安曲線。圖2為實(shí)施例所制備的Pd-Ni/PPy/Ti電極在不同放大倍數(shù)下的掃描電鏡圖。((A) 為2,000倍，(B)為20,000倍)具體實(shí)施方式
下面實(shí)施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCb粉末溶于鹽酸中，用去離子水稀釋制得22.5mmol/L PdCh溶液?；旌弦旱呐渲茖iS(V7H20晶體和NH4C1粉末溶于步驟1所配制的PdCl2溶液中， 加入去離子水配制成8.5mmol/LPdCl2 +10mmol/L NiS04'7H20 + 0.2mol/L NH4C1的混合溶 液，用氨水調(diào)節(jié)pH至6.5。鈦基依次分別在硫酸(除表面物)、丙酮(除油)、二次蒸餾水中超聲波震蕩IO分 鐘以清洗干凈，再烘干備用；吡咯蒸餾備用。取lmL上述的吡咯加入10mL0.5mol/L的硫酸中，用去離子水稀釋至lOOmL作鍍液， 以上述的鈦基為陽極，鉑片為陰極，采用電沉積的方法在沉積電流密度為0.6mA，cm—2,沉 積時(shí)間為20 min的條件下，制得PPy/Ti電極。以上述制得的PPy/Ti電極為陰極，鉑片為陽極，采用電沉積的方法在已調(diào)好pH的 8.5mmol/LPdCl2 +10mmol/LNiS04'7H20 + 0.2mol/LNH4C1的混合溶液中進(jìn)行Pd-Ni的共沉 積，沉積電流密度為7.5mA，cm—2，沉積時(shí)間為40min，制得Pd-Ni/PPy/Ti電極。將此沉積完畢的Pd-Ni /PPy/Ti電極沖洗干凈，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以鉑片為 對電極，以Hg/HgS04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為-700mV 700mV， 掃描速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線1，在-500mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸 附峰，峰值為-80.14mA。并將此沉積完畢的電極進(jìn)行電鏡掃描測試，測試結(jié)果如圖2所示。對比例氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于鹽酸中，用去離子水稀釋制 得22.5mmol/L PdCl2溶液。鈦基依次分別在硫酸(除表面物)、丙酮(除油)、二次蒸餾水中超聲波震蕩10分 鐘以清洗干凈，再烘干備用。以上述的鈦基為陰極，鉑片為陽極，采用電沉積的方法在22.5mmol/LPdCl2溶液中進(jìn) 行電沉積，沉積電流密度為7.5mA'cm—2，沉積時(shí)間為40min，制得Pd/Ti電極。將此沉積完畢的Pd/Ti電極沖洗干凈，置于0.5mol/LH2SO4溶液中，以鉑片為對電極， 以Hg/HgS04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為-700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線2，在-500mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰， 峰值為-59.2mA。實(shí)施例的電鏡掃描圖表明聚吡咯使鈀、鎳顆粒分散程度增加、凝聚程度降低、更具有 空間延伸性，獲得了低負(fù)載高比表面積體系的電極;實(shí)施例與對比例的比較表明在鍍液Pc^ 濃度較低的情況下，Pd-Ni/PPyATi電極的循環(huán)伏安曲線得到了更大的氫吸附峰值。
權(quán)利要求
1、Pd-Ni-聚吡咯修飾鈦催化電極的制備方法，其特征在于，步驟如下1)、氯化鈀溶液的配制將PdCl2粉末溶于鹽酸中，用去離子水稀釋得22.5mmol/L PdCl2溶液；2)、混合液的配制將NiSO4·7H2O晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1)所配制的PdCl2溶液中，加入去離子水配制成8.5mmol/LPdCl2+10mmol/L NiSO4·7H2O+0.2mol/L NH4Cl的混合溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH至6.5；3)、鈦基依次分別在硫酸、丙酮、二次蒸餾水中超聲波震蕩10分鐘以清洗干凈，烘干備用；吡咯蒸餾備用；4)、PPy/Ti電極的制備以上述的鈦基為陽極，鉑片為陰極，上述的吡咯加入十倍體積的0.5mol/L硫酸中，用去離子水稀釋十倍作為鍍液，電沉積制得PPy/Ti電極，電流密度為0.6 mA·cm-2，沉積時(shí)間為20min；5)、以上述制得的PPy/Ti電極為陰極，鉑片為陽極，采用電沉積的方法在步驟2)所配制的混合液中進(jìn)行Pd-Ni的共沉積，沉積電流密度為7.5mA·cm-2，沉積時(shí)間為40min，制得Pd-Ni/PPy/Ti。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Pd-Ni-聚吡咯修飾鈦催化電極的制備方法，尤其是一種適用于電化學(xué)還原脫除水中氯代有機(jī)物的新型催化電極的制備方法。針對目前電化學(xué)催化電極制作成本較高、基材比表面積小等問題，引入廉價(jià)金屬鎳和吡咯。將NiSO₄·7H₂O晶體和NH₄Cl粉末溶于PdCl₂溶液中，加去離子水配成8.5mmol/LPdCl₂+10mmol/L NiSO₄·7H₂O+0.2mol/LNH₄Cl混合溶液，氨水調(diào)pH至6.5。吡咯與硫酸配成鍍液，鈦基為陽極，鉑片為陰極，電沉積制得PPy/Ti電極，沉積電流密度0.6mA·cm^-2，時(shí)間20min。以PPy/Ti電極為陰極，鉑片為陽極，在混合溶液中進(jìn)行Pd-Ni的共沉積，沉積電流密度7.5mA·cm^-2，時(shí)間40min。所制Pd-Ni/PPy/Ti電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描和電鏡測試。結(jié)果表明，得到了低負(fù)載高比表面積體系，在成本較低情況下具有更高的催化活性，具有一定應(yīng)用前景。
文檔編號C25B11/06GK101235516SQ200710177479
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者孫治榮, 李保華, 翔 胡, 慧 葛 申請人:北京工業(yè)大學(xué)