[发明专利]玉米秸穰固载钯催化复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开一种玉米秸穰固载钯催化复合材料的制备方法，该方法将风干玉米秸秆去皮、成型加工得到合格三维尺寸的原料，将其热水煮沸处理后，采用苯‑醇液抽提法进行脱脂反应，然后将干燥的脱脂秸穰加热并长时浸泡于氯化钯/盐酸水溶液中，使Pd离子还原成单质Pd，并以纳米颗粒的形式负载于玉米秸穰中，制得玉米秸穰负载金属钯催化复合物；该催化复合物对亚甲基蓝、刚果红和甲基橙具有高效的脱色降解能力，并具有生物可降解性，属于环境友好型有机染料降解催化材料。

技术领域

本发明涉及一种利用农业固体废弃物---玉米秸穰制备可使有机染料脱色的钯（Pd）催化复合材料的制备方法，属于生物质基赋性材料技术领域。

背景技术

近年来，随着印染工业的不断发展，商品染料的种类出现井喷式增长，目前合成染料已有一万多种，染料使用量也逐年增多，致使排放到水体中的染料数量和种类都有所增加，由此产生的环境问题越加严重。据统计，我国每年仅染料废水就约有6-7亿吨流入各类水体中。此类废水中的染料组分仍以芳烃和杂环类化合物为为主，其结构稳定，具有抗酸碱、抗光解、抗微生物降解的特性，在环境中由较长滞留期。而且带有极性基团（如-OH、-NH₂、-SO₃Na等）染料极易在自然环境中进一步通过氧气和水进行反应形成其他有毒副产物，使得染料废水的处理难度进一步加大。目前处理染料废水的主要方法由芬顿反应法、臭氧化法、光催化法、次氯酸钠氧化法、膜分离法、电化学法、吸附法以及絮凝法。可惜的是，上述这些方法有的已被证明具有较强的染料去除效果，但是会对环境产生二次污染或产生较高处理成本，有的只是把染料污染物从一种介质转移到另一种介质，并没有从根本上去除污染物。因此，寻找高效、经济、可循环使用的催化材料来降解染料被认为是目前比较可行的方法。

过渡金属钯（Pd）原子中含有未被填满的d轨道，除了能形成M-C的δ键，还能与许多π键配体络合，既能供给配体电子，又能从配体中接受电子，可逆地改变氧化态和配位数。这种性质赋予金属钯独特的催化性能，在过渡金属中占据了独一无二的地位。近年来，金属钯催化剂的应用更加受到人们的青睐，原因在于纳米技术在材料科学领域得到迅猛发展，金属钯离解成纳米颗粒在保留了其催化性能的多样性和高选择性之外，还能充分节省此种贵金属的使用量，极大拓展了其应用范围。基于此，金属钯催化作用和效果在有机染料废水处理中得到了充分的尝试和验证。再加之，生物技术已实现环境友好型金属纳米材料的制备。生物法主要是利用生物质中的一些还原性官能团将Pd(Ⅱ)转化成Pd纳米颗粒，有效避免了在合成金属纳米材料过程中化学法需添加有毒溶剂和危险化学，以及物理法转化成本高昂等弊端。在生物法制备金属纳米颗粒中，还原载体可为微生物和植物。自然界植物种类繁多，尤其是植物的茎叶部分随季节变化进行更替，为制取纳米颗粒提供丰富的原材料，且费用极低，因此，植物还原法现已成为引入关注的新型研究热点。然而Pd纳米颗粒实现的过程中植物发挥的效能低，目前研究主要集中于利用植株某一部分的提取液来还原金属粒子，植物资源大多未得到充分利用；而且，多数固载Pd纳米粒子的基质价格不菲，致使染料废水处理成本升高，阻碍材料在应用领域中的进一步拓展。