[发明专利]Pd－Ni双金属修饰钛催化电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有催化能力的以钛基为载体的Pd-Ni双金属催化电极的制备方法，主要用于电化学还原脱除水中的氯代有机物，属于电化学水处理的技术领域。

背景技术

氯代有机化合物是一类难降解性有机化合物，具有极大的危害性，它们的结构稳定、挥发性小、半衰期长，易在生物及食物链中累积，对水源水造成严重污染，对人类健康造成极大危害，许多氯代有机物被认为具有“致癌、致畸、致突变”效应。因此，对水中氯代有机物去除方法进行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有机物的去除方法有生物降解法，吸附法，Fenton试剂法，湿式氧化法，臭氧氧化法，膜分离技术，零价金属及双金属催化体系还原脱氯技术以及电化学技术等。氯代有机物的电化学处理是指在导电介质存在时，通过电化学反应而除去污水中污染物的方法。近年来所报道的电催化加氢脱氯电极制备的研究中，钯因为具有优异的活性氢贮存能力，能够保证活性氢连续与被吸附的氯代有机分子接触而成为催化剂研究的重点。电化学还原脱氯的关键技术之一在于电极，近年来先后有关于Pd/活性炭纤维(Pd/ACF)电极，Pd/GC电极，Pd/Ni电极，Pd/Ti电极等单金属直接沉积于基材上的电极的研究，但因其在处理低浓度氯代有机物时电流效率低，能耗及电极制备成本较高，催化活性一般等原因并没有得到广泛的推广，高效修饰电极的研究仍在继续。

发明内容

本发明旨在提供一种具有催化能力的Pd-Ni双金属修饰钛催化电极的制备方法，主要用于电化学还原脱除水中的氯代有机物。

本发明所说的Pd-Ni双金属修饰钛催化电极的制备方法，其步骤如下：

1、氯化钯(PdCl₂)溶液的配制：将PdCl₂粉末溶于盐酸中，用去离子水稀释得20～25mmol/L PdCl₂溶液。

2、混合液的配制：将NiSO₄·7H₂O晶体和NH₄Cl粉末溶于步骤1所配制的PdCl₂溶液中，加入去离子水配制成(3～15)mmol/LPdCl₂+(7～15)mmol/L NiSO₄·7H₂O+(0.1～0.3)mol/L NH₄Cl的混合溶液，用氨水调节pH至6.5～8.5。

3、钛基依次分别在硫酸(除表面物)、丙酮(除油)、二次蒸馏水中超声波震荡10～15分钟以清洗干净，晾干备用。

4、以表面清洗干净的Ti为阴极，铂片为阳极，采用电沉积的方法在步骤2所配制的混合溶液中进行Pd-Ni双金属共沉积，沉积电流为20～80mA，沉积时间为20～60min。

将电沉积完毕后的Pd-Ni/Ti电极冲洗干净，置于0.5mol/L H₂SO₄溶液中，以铂片为对电极，以Hg/HgSO₄电极为参比电极进行循环伏安扫描。电位扫描范围为-700mV～700mV，扫描速度为50mV/s。通过循环伏安曲线上的氢吸附峰值表征电极性能的优劣。

选定pH、NiSO₄·7H₂O浓度、PdCl₂浓度、沉积电流I和沉积时间t为影响因素，进行电极性能的优化。得出pH＝6.5；Ni²⁺＝10mmol/L；Pd²⁺＝8.5mmol/L；I＝60mA；t＝40min为研究范围内最佳性能Pd-Ni/Ti电极的制备条件。

不同的金属对析氢反应有不同的催化能力，析氢过电位越低，越有利于析氢反应的进行。该发明选择另一种具有中等吸附氢原子能力且价格低廉的金属镍，制备双金属催化电极。镍的加入一方面降低了催化剂的成本，另一方面，因为镍的加入，催化剂中钯晶体的缺陷增多，从而增加其表面积，提高其对氢原子的吸附能力。采用电化学共沉积的方法制备Pd-Ni/Ti电极，不仅提高了电极的催化性能，也降低了电极的制备成本，为其进一步推广提供了可能。

附图说明

图1为实施例1、2、3所制备电极的循环伏安曲线。

图2为实施例4、5、6和对比例所制备电极的循环伏安曲线。

具体实施方式

下面实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：称取PdCl₂粉末溶于3mol/LHCl溶液中，用去离子水配制成22.5mmol/L的PdCl₂溶液。