[发明专利]聚吡咯修饰的Ag-Pd双金属复合电催化阴极及制备方法和应用

说明书

聚吡咯修饰的Ag‑Pd双金属复合电催化阴极，该电催化阴极包括基质和附着在基质外表面上的催化剂层，基质由外表面修饰有聚吡咯的Ti片制成，催化剂层包括依次沉积在基质上的Ag和Pd。本发明通过独特的制备工艺制备出了一种聚吡咯修饰的Ag‑Pd双金属复合电催化阴极，该电极催化活性高、稳定性好、降解还原氯酚废水效果好，且原料成本低，具有较好的经济效益。解决了现有技术中电催化阴极价格昂贵、稳定性差、使用寿命短，催化剂效率不高等技术问题。

技术领域

本发明涉及电化学水处理技术领域，具体的说是一种聚吡咯修饰的Ag-Pd双金属复合电催化阴极及其制备方法和其在氯酚等难降解有机物的电催化降解中的应用。

背景技术

氯代有机化合物，特别是氯酚类（CPs）化合物是重要的化工原料和中间体，广泛应用于农业、医药、高分子材料等领域。大部分氯酚类化合物毒性大，难以生物降解，具有“三致” (致癌、致畸、致突变) 效应和遗传毒性，降解周期长，是一类典型的持久性有机污染物。

一般来说，氯酚类化合物中的氯原子的数量越多，其毒性越大，也越难以降解。近年来，电催化还原脱氯技术以电子作为强还原剂，电解水或者质子产生活性氢，导致C-Cl键断裂和氢原子加成。使氯酚类化合物转化成毒性较小、易降解的苯酚、环己烷、环己酮和环己醇等，从而成为最具有工业应用前景的降解处理技术之一。

现代研究表明，金属Pd可有效地将活性氢吸附于晶格内，从而保证了活性氢可以连续攻击被吸附的氯酚分子，完成脱氯过程，是电催化还原技术中最常使用的贵金属催化剂。但是金属Pd昂贵的价格制约了其在电催化还原技术的应用。因此，如何在保证催化性能的情况下节约成本，提高经济效益，成为Pd催化电极发展的主要方向。

现有技术中使用较多的Pd催化电极通常是在Ti基表面修饰Pd催化剂，即Pd/Ti电极。这种电极虽然降低了成本，但存在Pd催化剂易在Ti基体表面团聚的问题，造成基体表面催化剂分布不均，结合位点少的缺陷。同时，这种Pd/Ti电极大多采用电沉积法进行制备，这种方法制备的Pd/Ti电极，由于结合位点之间的相互作用力不稳固，造成Pd催化剂颗粒在Ti表面容易脱落，从而使电极的使用寿命较短。

近年来，有学者尝试研究了将金属氧化物、石墨烯、碳纳米管等引入Pd基催化电极，如钯/氧化石墨烯/钛电极[①Materials Design, 2015, 86(4):664-669]、钯/二氧化钛/钛电极[②Frontiers of Environmental Science Engineering, 2015, 9(5):919-928]、钯/碳纳米管/钛电极 [③Environmental science pollution research,2017, 24(16) : 14355-14364]等。这些功能性物质的引入虽然能够在一定程度上降低Pd金属的消耗，降低生产成本，还能优化Pd基电极结构，但其对于整个电极催化性能的提高非常有限。同时，这种功能物质引入后的Pd基催化电极普遍存在结合位点不牢固，稳定性差，多次使用后脱氯性能衰减严重，使用寿命不长的技术缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中的电催化阴极价格昂贵、稳定性差、使用寿命短，催化剂效率不高等技术问题。本发明通过独特的制备工艺制备出了一种聚吡咯修饰的Ag-Pd双金属复合电催化阴极，该电极催化活性高、稳定性好、降解还原氯酚废水效果好，且原料成本低，具有较好的经济效益。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：聚吡咯修饰的Ag-Pd双金属复合电催化阴极，该电催化阴极包括基质和附着在基质外表面上的催化剂层，所述的基质由外表面修饰有聚吡咯的Ti片制成，所述的催化剂层包括依次沉积在基质上的Ag和Pd。

一种聚吡咯修饰的Ag-Pd双金属复合电催化阴极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取Ti片进行表面除杂、清洗处理后，置于盐酸溶液中，进行煮沸清洗10~20min，之后，采用去离子水对其进行表面清洗，得到Ti基体，备用；