[发明专利]用于亚硝基二甲胺还原的双金属Pd-Ni/CeO2-TiO2催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于亚硝基二甲胺还原的双金属Pd-Ni/CeO₂-TiO₂催化剂及其制备方法，以及在液相催化加氢还原亚硝基二甲胺中的用途。

背景技术

亚硝基二甲胺(NDMA)是亚硝胺的一种典型代表，最近其作为一种新型的消毒副产物常在氯或氯胺消毒的水中被检出，由于其潜在的强致癌性已引起研究者的广泛关注。毒性测试的结果表明，NDMA可导致肝癌、肺癌和神经系统损害，因此，美国环境保护总署将其列为B2类化学污染物，欧盟也将其列为基因毒性的致癌物。在美国加州卫生服务部门建立的饮用水中的NDMA的容许极限是10ng/L。

加氢还原法是一个有效、快速的去除NDMA方法，以氢气为还原剂，通过负载型贵金属催化剂吸附氢气，然后使水中的污染物被还原的方法，具有能耗低、易管理操作、催化剂使用量少、贵金属的负载量较低、催化剂寿命长、可循环利用、在常温常压条件下反应等优点，显示出较好的应用前景，而成为近年来学者的研究热点之一。亚硝基二甲胺催化加氢的关键在于催化剂的活性组分及载体的选择。有文献报道，Pd-Cu双金属催化剂用于催化加氢NDMA，其中Pd可以活化H₂和Cu可以活化(NDMAPalladium-IndiumcatalyzedreductionofN-nitrosodimethylamine:Indiumasapromotermetal,Environ.Sci.Technol.2008,42,3040-3046.)。类似的结果也在观察到在催化剂Pd-In/氧化铝中,Davie等(Metal-catalyzedreductionofN-nitrosodimethylaminewithhydrogeninwater,Environ.Sci.Technol.2006,40,7329-7335.)研究了以In作为助催化剂，Pd-In催化去除饮用水和地下水中的NDMA，其中双金属Pd-In催化剂结合了In活化NDMA的能力和Pd活化氢的性质。除此之外，镍基催化剂，如多孔镍具有良好的催化还原NDMA的能力(RapidreductionofN-nitrosaminedisinfectionbyproductsinwaterwithhydrogenandporousnickelcatalysts,Environ.Sci.Technol.2007,42,62-269.)。

负载双金属催化剂的载体有很多种，其中CeO₂被广泛用作催化剂的结构助剂和电子助剂以提高催化剂的催化活性、选择性和热稳定性,在CeO₂中添加第二组分形成复合物可以显著提高CeO₂的热稳定性、氧化还原性以及催化活性，如CeO₂-TiO₂复合氧化物。中国专利CN201510013099制备了单金属负载型CeO₂-TiO₂复合氧化物，用于碳氢重整和部分氧化反应，其中镍在CeO₂-TiO₂的分散性很好，说明负载型CeO₂-TiO₂催化剂的可行性。然而有关CeO₂-TiO₂复合氧化物及其在催化加氢还原反应中应用的报道却较少。根据之前实验结果发现，本发明Pd-Ni双金属催化剂是远远优于单金属催化剂Pd/CeO₂-TiO₂和Ni/CeO₂-TiO₂，由于Pd和Ni的协同作用。同时，本发明Pd-Ni/CeO₂-TiO₂催化剂也是优于其他Pd-Ni双金属催化剂，如中国专利201210210417制备的Pd-Ni/Al₂O₃,Pd-Ni/CeO₂-TiO₂催化剂催化加氢还原NDMA效率比Pd-Ni/Al₂O₃高。

发明内容

本发明旨在一种用于亚硝基二甲胺还原的Pd-Ni/CeO₂-TiO₂催化剂的制备方法和用途。

本发明使用的催化剂具有能耗低、易管理操作、使用量少、负载量较低、催化剂寿命长、可循环利用、在常温常压条件下反应等优点，显示出较好的应用前景。