[发明专利]一种用于氢解脱氯的钯/泡沫金属催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢解还原技术和负载型钯催化剂制备技术，主要用于氯代有机物的氢解脱氯过程，特别适于受氯代有机化合物污染水体的环境修复，具体为一种将钯/泡沫金属催化剂用于水体中氯代有机物氢解脱氯的方法。

背景技术

氯代有机化合物是重要的化工原料和有机试剂，广泛应用于化工、农药、油漆、电力、建筑等行业。随着氯代有机物的大量生产和使用，其扩散导致的污染问题已对人类健康和环境生态构成严重威胁。例如：许多有机氯农药(滴滴涕、氯丹、毒杀芬)以及氯苯、氯酚类化合物都具有显著毒性和“三致作用”(致癌、致畸、致突变)。而《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》目前公布的12种受控化学品均为氯代有机化合物。因此，近年来如何有效消除氯代有机污染物对人类健康和环境生态的危害，已成为环境科学与工程研究的重点。

目前，氯代有机污染物的去除技术主要有生物降解、化学氧化或氢解还原法。生物降解法尽管成本较低，但对于有毒难降解的氯代化合物，其降解时间较长，实际工程效果不理想。化学氧化法(如高温焚烧或湿式氧化法)处置氯代有机污染物时，能耗较高，且易生成毒性更高的副产物，如二恶英。氢解还原法则在较温和的条件下，通过氢的还原作用脱除引起氯代有机污染物毒性的氯原子，实现降解，而该过程仅脱除目标物上的致毒原子，能耗比将污染物彻底矿化的氧化法明显要低。因此，氢解脱氯具有无毒性副产物生成，绿色低耗的特征，是一种去除氯代有机污染物简单、高效和极具应用前景的处理技术。

近年来，文献报导的加氢脱氯过程主要采用金属氧化物和活性炭作为载体负载钯、铂等贵金属催化剂，将氯代有机物在较高温度下气化，并与一定压力的氢气混合后进行气相加氢脱氯。然而，该气相加氢脱氯过程易出现HCl中毒、积碳或烧结等原因导致的催化剂失活，维持气相反应所需的高温条件也需要较高的能耗和设备成本。而对于含氯代有机物的液相溶液或受其污染的常规水体，采用氢解脱氯方法进行污染控制时，设计和制备适宜水相反应、高活性、高稳定性、易加工的氢解脱氯催化剂，是亟待拓展和解决的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将钯/泡沫金属催化剂用于水体中氯代有机物氢解脱氯的方法，该方法采用泡沫金属材料负载钯作为催化剂，可实现钯在泡沫金属材料上的简单高效负载和高催化脱氯活性，从而使该方法成为水体中氯代有机物氢解脱氯有效实用的技术。

本发明通过下述技术方案加以实现，一种将钯/泡沫金属催化剂用于水体中氯代有机物氢解脱氯的方法，所述泡沫金属为泡沫铜或泡沫铁，其特征在于，所述钯/泡沫金属催化剂的制备步骤如下：

(1)将泡沫金属载体裁剪成4mm²的块状结构的小块体，将泡沫金属载体小块体放入经过有机溶剂漂洗40min～60min除油，全部取出后用清水冲洗干净，再放入80g/L的稀硫酸溶液中超声10～180s去除氧化层，随后再用清水洗净沥干待用；

(2)氯化钯化学镀液配制，依据氯化钯溶于含过量氯离子水溶液特点，将0.3g泡沫铜或泡沫铁按未裁剪前初始尺寸为1.4×4.8cm²所需钯负载量为3.5mg/cm²配制出摩尔比为1∶3的22mL 10mMPdCl₂+30mMNaCl的化学镀液，准确称量对应质量的PdCl₂和NaCl放入22mL的水溶液中，在常温水浴中超声1h实现氯化钯的完全溶解，溶液为棕黄色透明液体；该化学镀液配制完毕待用，并可长时间稳定存放，不发生变质；

(3)将步骤1除油净化后的小块泡沫金属载体放入步骤2的氯化钯化学镀液里，进行钯负载沉积，在摇床或搅拌器的作用下(300rpm)，沉积30min～60min即完成钯负载到泡沫金属载体上，这时沉积液的颜色基本呈无色状态，沉积液中的钯可较彻底地被利用，随后将钯/泡沫金属载体全部从溶液中取出，用清水冲洗后风干，得到钯/泡沫金属催化剂。

所述泡沫金属载体为泡沫镍、泡沫铜或泡沫铁。

所述配制氯化钯化学镀液的氯化物为氯化钠、氯化钾或盐酸。

所述钯在泡沫金属载体上的负载量通过调整化学镀液的浓度控制在1～5mg/cm²范围内。

所述配制氯化钯化学镀液所需的氯化钯用量根据未裁剪前待负载的薄片状泡沫金属载体几何面积来确定，计算关系如下：

氯化钯质量＝泡沫金属几何面积(cm²)×表面负载量(mg/cm²)×177.3254/106.42