[发明专利]一种聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂及其制备方法，该催化剂以多孔聚乙烯醇海绵为载体，以钯纳米花为催化活性组分。以载体质量为基准，钯纳米花的质量百分含量为0.1%~0.5%。利用激光切割仪将多孔聚乙烯醇海绵切割成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，然后使用等离子对其表面进行改性处理，再将聚乙烯醇海绵浸渍于钯纳米花胶体溶液中，经真空干燥后制得聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂。该催化剂环境友好，成本低廉，且能够高效催化还原对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等水体污染物，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明提供一种聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂及其制备方法，属环保催化材料领域。

背景技术

对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等作为常用染料，在其使用过程中有10%~20%被排入水环境中，而含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水毒性高，含致癌、致突变、致畸物质；色度高，在水生系统中抑制植物的光合作用：COD值高，会导致水体富营养。基于上述危害，含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水是目前水处理技术上面临的亟需处理的难题。常用的处理方法有吸附法、膜分离法、普通氧化法、生物法等，但是这些方法具有工艺流程复杂、设备要求高、成本高、破坏微环境等缺点。催化还原法是一种可以彻底解决水体污染，甚至变废为宝的方法，利用硼氢化钠将对硝基苯酚、甲基橙以及亚甲基蓝彻底还原成化工产品。然而，此方法中催化材料常常因为粉末状而难以回收再利用，会残留在废水中对环境造成二次污染。同时，含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水通常呈碱性，且pH值变化大。在现有的催化处理方法中，大多数的催化材料仅在酸性条件下才能降解90%以上的染料。因此，开发pH适应性强且对甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料有高效降解效果的新型催化材料倍受广大科研工作者的关注，利用催化材料处理甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料具有重要意义。

鉴于目前催化材料pH适应性以及回收利用问题，本发明创新性地提出利用多孔聚乙烯醇海绵制备高性能多孔载体，以钯纳米花作为活性组分，制备高性能水处理催化剂，从根本上解决催化材料pH适应性以及回收利用问题，并实现多孔聚乙烯醇海绵高附加值利用。主要依据是：多孔聚乙烯醇海绵具有疏松多孔结构，同时表面具有丰富的羟基，在经过等离子表面改性后，其表面羟基进一步活化。另一方面，钯纳米花因其独特的微观结构，能够更容易与废水中的甲基橙、亚甲基蓝等分子进行反应。多孔聚乙烯醇海绵经等离子改性活化后，能够对钯纳米花纳米材料进行彻底地锚定，避免贵金属纳米材料在催化反应过程中聚集造成活性下降。本发明的成功应用不仅会彻底解决催化材料pH适应性以及回收利用问题，同时作为聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂也能高效降解甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料，从而带来巨大的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂，本发明的另一目的是提供上述聚乙烯醇负载钯纳米花水处理催化剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明的技术方案为：利用多孔聚乙烯醇海绵制备高性能多孔载体，以钯纳米花作为活性组分，制备高性能水处理催化剂，从根本上解决催化材料pH适应性以及回收利用问题，并实现多孔聚乙烯醇海绵高附加值利用。主要依据是：多孔聚乙烯醇海绵具有疏松多孔结构，同时表面具有丰富的羟基，在经过等离子表面改性后，其表面羟基进一步活化。另一方面，钯纳米花因其独特的微观结构，能够更容易与废水中的甲基橙、亚甲基蓝等分子进行反应。多孔聚乙烯醇海绵经等离子改性活化后，能够对钯纳米花纳米材料进行彻底地锚定，避免贵金属纳米材料在催化反应过程中聚集造成活性下降。因此，本发明主要研发一种高性能环保水处理催化剂，目的是彻底实效地解决催化材料pH适应性、回收利用问题以及高附加值利用，同时高效降解甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料。