[发明专利]一种含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电极技术领域，特别涉及一种含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料，包括泡沫镍和附着在所述泡沫镍孔洞和表面的含钯金属有机框架化合物层；所述含钯金属有机框架化合物包括金属有机框架化合物和球状钯；所述金属有机框架化合物由球状镍和对苯二甲酸配位自组装形成；所述球状钯内嵌入所述金属有机框架化合物内部和分布于所述金属有机框架化合物表面。测试结果表明，以本发明所述含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料作为电催化加氢还原中的工作电极，在三氯乙酸电化学还原降解中时，TCAA去除率高且稳定性高。

技术领域

本发明属于电极技术领域，特别涉及一种含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

三氯乙酸(TCAA)，是常见的氯化消毒副产物，具有难生物降解、易累积和高“三致”效应，对饮用水环境安全和人体健康构成了严重威胁。由于TCAA毒性主要源于分子结构中的氯代基团，因此，将其脱氯即可有效降低毒性。电化学还原脱氯因其反应速率快、操作成本低、反应条件温和、无二次污染等优点而成为高效快速脱氯方向的研究热点。

电化学还原过程可分为直接电子转移(ET)和电催化加氢还原(EHC)，而EHC过程产生的活性氢([H])具有极强的还原性，能实现TCAA的完全脱氯。选择合适的电极材料对EHC来说至关重要。目前，各种金属材料，如Au、Ag、Rh、Pd和Cu，常被用作工作电极，其中Pd被认为是最高效的EHC电极材料，同时金属Pd可在一定程度上削弱C-Cl键，有利于Pd-H中的[H]进攻C-Cl中带正电的C原子，从而实现脱氯。然而金属Pd的高昂价格，限制了其大规模应用。

从实用性考虑，通透性基体材料如含碳材料(活性炭毡、活性炭纤维、炭纸)和泡沫金属材料(Ni、Cu、Ag)成为电化学脱氯中钯的载体的首选，其中泡沫镍因其良好的电学和热力学传导性、高的催化活性和延展性，成为最佳的电极载体材料，但仍存在钯易脱落、电极本身在酸性溶液中易腐蚀等问题。向钯和泡沫镍基体之间引入中间层，如Ag、纳米级氮化钛(nTiN)、聚吡咯(PPy)和还原氧化石墨烯(RGO)，可成为改善电极催化活性和稳定性的有效途径，但仍存在钯脱落的问题，TCAA去除稳定性欠佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料，本发明提供的含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料，TCAA去除率高且TCAA去除稳定性好。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料，包括泡沫镍和附着在所述泡沫镍孔洞和表面的含钯金属有机框架化合物层；所述含钯金属有机框架化合物包括金属有机框架化合物和球状钯；所述金属有机框架化合物由球状镍和对苯二甲酸配位自组装形成；所述球状钯内嵌入所述金属有机框架化合物内部和分布于所述金属有机框架化合物表面。

优选的，所述金属有机框架化合物为片状；

所述球状钯的粒径为5～10nm；

所述复合材料中球状钯的负载量为7～139mg/g。

本发明还提供了上述技术方案所述含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

以泡沫镍为负极进行镍电化学沉积，得到镍预沉积泡沫镍；

将所述镍预沉积泡沫镍置于水热反应原料液中进行水热反应，得到金属有机框架化合物修饰泡沫镍；所述水热反应原料液包括氯化镍、对苯二甲酸和混合溶剂，所述混合溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水；

将所述金属有机框架化合物修饰泡沫镍置于含钯溶液中进行吸附处理，将所得的吸附电极进行电化学还原，得到所述含钯金属有机框架化合物修饰泡沫镍的复合材料；所述含钯溶液中的溶质包括氯化钯和氯化钠。