[发明专利]一种纸基钯复合催化剂及其制备和应用

说明书

【技术领域】

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种纸基钯复合催化剂及其制备和应用。

【背景技术】

随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染和能源匮乏问题日益严重，人们对节能环保的要求越来越高。贵金属纳米催化剂作为一种兼具贵金属和纳米粒子物化性质的材料，它具有比表面积大、扩散通道短、吸附能力强、催化活性高等优点，已被广泛应用到有机合成、催化化学、生物医学、环境治理等各个领域。而其中钯纳米粒子（PdNPs）催化剂作为众多贵金属纳米催化剂中的一种，在酚类污水处理方面更是有显著效果及巨大的应用空间，更是近年来人们研究的重点。但是由于钯金属储量稀少、价格昂贵，这就大大限制了其应用空间，因此进一步提高其催化性能和稳定性具有十分重要的意义。

众所周知，贵金属纳米催化剂的性能与其制备方法、颗粒大小、比表面积、催化剂活性中心结构等密切相关，通常粒径较小，比表面积较大的贵金属纳米粒子具有更高的催化活性。因此调控催化剂的形貌和尺寸已成为提高钯金属纳米催化剂活性的重要手段，常用的方法是将钯纳米粒子（PdNPs）负载于有机或者无机载体上，获得负载型钯催化剂，从而来提高钯催化剂的活性。而纵观普遍报道的如碳、陶瓷膜、硅土、羟磷灰石、分子筛、有机骨架等载体，往往存在成本低廉但催化活性低，催化活性高而制作成本高，环境不友好等诸多问题。因此开发和研制一种工艺简单、成本低廉、绿色环保、稳定性强、易于控制并大规模生产的钯纳米粒子催化剂已经是势在必行。

【发明内容】

本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种以滤纸为载体，工艺简单、成本低廉、绿色环保、稳定性强、易于控制并大规模生产的纸基钯复合催化剂及其制备和应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种纸基钯复合催化剂的制备方法,包括以下步骤:

（1）选取滤纸，剪裁得模板滤纸；

（2）将钯化合物溶于水制得钯化合物水溶液；

（3）称取上述制得的钯化合物水溶液浸泡模板滤纸，然后取出模板滤纸干燥处理；

（4）将还原剂加入到盛有干燥后模板滤纸的容器中反应、然后取出模板滤纸，干燥得纸基钯复合催化剂。

具体的，所述步骤（1）中选取的滤纸直径为5-10cm，剪裁尺寸为1cm×1cm、1.5cm×1.5cm、2cm×2cm的一种，裁剪得到的模板滤纸的片数为20-50片。

具体的，所述步骤（2）中的钯化合物为氯钯酸钠、氯钯酸钾、氯钯酸铵中的一种或者几种，制得的钯化合物水溶液的浓度为5-50mM。

具体的，所述步骤（3）中称取的钯化合物水溶液的体积为20-35mL，浸泡时间为2-3h，干燥温度为80-120℃，干燥时间为0.5-2h。

具体的，所述步骤（4）中的还原剂为柠檬酸钠、硼氢化钠、抗坏血酸中的一种或者几种，还原剂的浓度为5-50mM，还原剂的加入量为10-25mL。

具体的，所述步骤（4）中的反应时间0.5-2h，干燥温度为80-120℃，干燥时间为0.5-2h。

具体的，所述步骤（4）中制得的纸基钯复合催化剂为纳米级，颗粒尺寸为2-10nm，颗粒形状主要为球形。

具体的，采用以上任一制备方法制得的纸基钯复合催化剂及其在4-硝基苯酚废水处理方面的应用。

本发明的优点：

1.本发明提供的纸基钯复合催化剂制备方法工艺简单、成本低廉、绿色环保、易于控制并大规模生产，同时制得的纸基钯复合催化剂稳定性强、催化效率高。

2.本发明提供的纸基钯复合催化剂选用滤纸为载体，成本低廉，容易降解，同时滤纸纤维具有较强的吸附能力，使得制得的纸基钯复合催化剂粒径均匀、溶液分散性好。

3.本发明提供的纸基钯复合催化剂，相对于传统的钯催化剂，具有更大的接触面积，从而具有更高的催化效率。

4.本发明提供的纸基钯复合催化剂，在4-硝基苯酚废水处理方面具有显著效果和应用空间，降解速度快。

【附图说明】

图1是本发明制得的纸基钯复合催化剂的TEM图。

图2是本发明制得的纸基钯复合催化剂在浓度为5mM 的4-硝基苯酚废液中，加入还原剂硼氢化钠，测试波长为250-500 nm范围内催化降解4-硝基苯酚的吸收光谱曲线。

【具体实施方式】

为了更充分理解本发明的技术内容，下面通过具体实施例对本发明技术方案进行进一步介绍和说明。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1