[发明专利]用于还原脱氯材料的Cu/Pd合金修饰TiO2催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及催化材料制备技术，旨在提供一种用于还原脱氯材料的Cu/Pd合金修饰TiO₂催化剂的制备方法。是以钛酸四丁酯为钛前驱体，利用HF的腐蚀性能，通过水热反应制备出了纳米片状TiO₂催化剂；再通过浸渍‑还原气氛煅烧法制备Cu/Pd合金共修饰TiO₂催化剂。将络合的Cu、Pd盐溶液与催化剂混合浸渍，经过真空干燥后，在氢气还原气氛下煅烧。本发明实现了催化剂的可见光响应，利用Cu/Pd合金的协同效应，并在可见光下水溶液中高效还原加氢脱氯，催化脱氯效果优于商业化P25以及Pd单独负载TiO₂催化剂。该催化剂通过形成Cu/Pd合金，在取得良好脱氯效果的同时，减少了贵金属用量，有助于可见光下还原脱氯的实际应用。

技术领域

本发明具体涉及一种可见光下电子高效转移的Cu/Pd合金修饰TiO₂催化材料的制备方法，应用于可见光下催化还原脱除水中含氯有机物，属于材料制备与环境技术领域。

背景技术

氯代有机物是一种重要的化工原料和有机溶剂，被广泛应用于化工、医药、农业、制革等行业。氯代有机物一般为挥发、半挥发性有机物，在环境中易发生迁移，可通过挥发、容器泄漏、废水排放、农药使用及含氯有机物成品的燃烧等途径进入环境，污染大气、土壤、地下水和地表水，是美国环境保护局(USEPA)列出的一类重点污染物。氯代有机物不仅污染环境，对人体健康也有很大的影响，具有“三致”效应。

光催化还原脱氯技术是利用半导体材料在光激发下产生的电子还原脱除含氯有机物中的氯元素，实现温和条件下去除含氯污染物，具有非常大的潜在应用价值。传统水中含氯有机物处理方法如吸附法、焚烧法等，反应条件苛刻，操作成本高，而光催化还原脱氯技术在常温常压下进行，反应条件温和，可在选择性脱去有机氯的同时获得相应烃类产物，实现资源回收，从而避免生产毒性更强的中间产物，减小了环境风险。

光催化剂TiO₂自被发现以来因具有无生物毒性、稳定性强、成本低廉等优点被广泛研究。Choi等(Environmental Science&Technology,1995,29,1646-1654)利用纳米TiO₂颗粒在紫外光下实现了CCl₄的光还原脱氯。但TiO₂只能在紫外光下激发才具有光催化活性，而太阳光中只有含量不到4％的紫外光，对太阳光的利用率极低。并且单一 TiO₂催化剂光生电荷易复合，导致光催化还原脱氯效率不高。贵金属负载是提高TiO₂可见光吸收以及光催化活性的重要技术。Bae等(Environmental Science&Technology, 2003,37(1),147-152)利用染料敏化以及贵金属负载共修饰TiO₂光催化剂，实现可见光下还原四氯化碳与三氯乙酸，但存在敏化剂易失效的问题。Fuku等(Chemical Communication,2010,46,5118-5120)在TiO₂表面负载不同金属(Cu，Au，Ag，Pt，Pd， Ru，Rh)，发现其脱氯催化活性顺序为Ag≈Cu<Pt<Ru≤Rh≈Pd。其中Rh和Pd的氢过电势高于Pt，Ru，低于Ag，Cu等，表明在光催化加氢还原脱氯体系中，助催化剂的氢过电势不易太高或太低，太高则直接生成氢气，太低则难以产生活性氢实现加氢脱氯。贵金属负载催化剂可在可见光下实现高效还原脱氯，但贵金属成本昂贵，难以满足实际应用所需，开发贵金属替代物或减少贵金属用量是解决问题的有效途径。

申请人在研究中发现在催化剂表面负载贵金属与过渡金属合金，在可见光下还原脱氯效率比单一贵金属负载明显增强，同时贵金属用量大大减少。而目前尚未查有关金属合金修饰催化剂实现可见光下还原降解水中含氯有机物的专利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于还原脱氯材料的Cu/Pd合金修饰TiO₂催化剂的制备方法。