碳納米管負(fù)載錸鈀催化劑的制備及其降解高氯酸鹽研究.pdf

1、高氯酸鹽在工農(nóng)業(yè)的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致許多國(guó)家的土壤和地下水中出現(xiàn)了不同程度的高氯酸鹽污染。它屬于持久性難降解污染物，其治理受到環(huán)境因素的影響?，F(xiàn)有的高氯酸鹽去除方法可分為物理修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)修復(fù)技術(shù)。物理修復(fù)技術(shù)只是簡(jiǎn)單地將高氯酸鹽濃縮或轉(zhuǎn)移，不能將其徹底去除;生物修復(fù)技術(shù)降解徹底，但是運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，可能帶來(lái)二次污染;化學(xué)修復(fù)技術(shù)條件要求嚴(yán)格，且費(fèi)用較高。Hurley等研發(fā)出一種新型的碳載錸鈀多相催化劑，可在常溫常壓下將高氯酸鹽去除

2、，但也存在氫氣利用效率不高，反應(yīng)需在強(qiáng)酸下進(jìn)行等缺點(diǎn)。碳納米管孔結(jié)構(gòu)豐富，比表面積大，對(duì)水中污染物的吸附能力強(qiáng)，儲(chǔ)氫安全、成本低、使用壽命長(zhǎng)，而且吸放氫條件溫和，是一種良好的載體，在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。液相還原法操作簡(jiǎn)單，可以碳納米管為載體，制備不同負(fù)載量、粒徑分布均勻的金屬碳納米管復(fù)合材料。
　　 本文選擇在催化劑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的碳納米管作為載體，以氯化鈀和高錸酸銨作為前驅(qū)體，分兩步法制備了一種新型多相催化劑Re-Pd/CNTs

3、。研究結(jié)果如下：⑴以乙二醇和硼氫化鈉兩種化合物作還原劑，制備了不同負(fù)載量的Pd/CNTs復(fù)合材料。經(jīng)過(guò)TEM分析，乙二醇作還原劑獲得的復(fù)合材料鈀納米粒子在碳納米管上分布均勻，負(fù)載量較多，鈀平均粒徑為10nm，EDS分析表明，碳納米管表面確實(shí)負(fù)載了一定量的金屬Pd，XRD分析說(shuō)明乙二醇作還原劑合成的Pd/CNTs晶化程度較好，晶粒較大。⑵Pd/CNTs的最優(yōu)制備條件:乙二醇作還原劑，經(jīng)過(guò)酸處理MWCNTs200mg，PdCl210mg，乙

4、二醇50ml，pH值9.5，140℃反應(yīng)4h。⑶Re-Pd/CNTs最佳制備條件:77mg乙二醇作還原劑合成的5wt％Pd/CNTs，11mg高錸酸銨，10.65mgDMAP，溶液體積220ml，pH值3.0，反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)時(shí)間12h。⑷通過(guò)對(duì)制備過(guò)程中溶液高錸酸根離子的測(cè)定以及EDS表征，證明Pd/CNTs負(fù)載了錸。⑸通過(guò)不同催化劑體系對(duì)高氯酸鹽降解的影響實(shí)驗(yàn)，確定了在Re-Pd/CNTs催化氫氣還原降解高氯酸鹽過(guò)程中，起催化作

5、用的是負(fù)載了配體的錸，鈀只是起到了活化氫氣的作用。⑹Re-Pd/CNTs降解高氯酸鹽最優(yōu)反應(yīng)條件:錸鈀負(fù)載量均為5％，DMAP作配體，錸與配體的比例為1∶2，ClO4-初始濃度0.2mM，pH值3.0，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間20h，高氯酸鹽去除率最高可達(dá)87％。⑺Re-Pd/CNTs催化降解高氯酸鹽過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。影響高氯酸鹽降解速率的因素包括:鈀錸負(fù)載量，不同配體，錸與配體的摩爾比，ClO4-初始濃度，pH值，反應(yīng)溫度以及