[发明专利]一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明提供一种N‑掺杂石墨烯负载Pd催化剂，属于氯代苯酚催化脱氯环保技术领域。所述催化剂以N‑掺杂层状石墨烯为载体，以金属Pd为活性成分，所述金属Pd为整个催化剂质量的0.1～9％。本发明还提供所述催化剂的制备方法及应用。所述制备方法为将金属Pd化合物和氮化合物溶解在醇中，搅拌，加入石墨烯，继续搅拌，冷却至室温，真空干燥后再进行高温还原，还原至负载金属元素钯为零价，即得到本发明N‑掺杂石墨烯负载Pd催化剂。将本发明催化剂用于氯代苯酚脱氯中，其反应条件温和，在常温常压下即可对氯代苯酚完全脱氯；本发明催化剂稳定性好，可以对高浓度的氯代苯酚进行催化脱氯，本发明方法制备的催化剂进行催化氯代苯酚脱氯，反应物浓度可达3.0g/L。

技术领域

本发明属于氯代苯酚催化脱氯环保技术领域，具体为一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

氯代苯酚类有机化合物是一类非常重要的化工原料，被广泛用于染料、防腐剂、除草剂和杀虫剂等的生产。这类化合物物具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易被分解或生物降解，工农业生产上的大量使用对环境造成了严重污染。因此研究氯代苯酚污染物的去除对生态环境和人类健康具有重要的意义。

近年来，催化加氢脱氯技术以其简单、安全、高效和经济的特点，以及反应中加氢产物的回收再利用等优点，广泛应用于氯代苯酚的加氢脱氯消除。该法不仅反应条件温和，而且低废物排放，是一个绿色的原子经济性催化过程。但是在催化加氢脱氯过程中，会产生大量的副产物HCl，从而导致催化剂Cl中毒或者使催化剂溶解，降低了催化剂的活性和稳定性。在反应体系中加入大量的碱助剂如NaOH、三乙胺等可以有效抑制催化剂中毒，但是反应体系中碱助剂的加入会造成二次污染，增加了操作的复杂性和成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂。

本发明的目的之二在于提供一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的应用，特别是在催化氯代苯酚脱氯中的应用。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂，所述催化剂以N-掺杂层状石墨烯为载体，以金属Pd为活性成分；所述金属Pd为整个催化剂质量的0.1～9％。

作为本发明所述一种N-惨杂石墨烯负载Pd催化剂的一个具体实施例，所述催化剂采用以层状石墨烯为载体，再在石墨烯上负载金属Pd和进行氮掺杂的方法制备得到。

本发明还提供所述一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的制备方法，所述制备方法为将金属Pd化合物和氮化合物溶解在醇中，搅拌，加入石墨烯，继续搅拌，冷却至室温，真空干燥后再进行高温还原，还原至负载金属元素钯为零价，即得到本发明N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂。

作为本发明所述一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的制备方法的一个具体实施例，所述Pd化合物中Pd与氮化合物中氮的质量比为1：1～5；所述金属Pd化合物为氯化钯、硝酸钯、硫酸钯中的一种；所述氮化合物为二氰二胺、三聚氰胺、尿素中的一种；所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种。

作为本发明所述一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的制备方法的一个具体实施例，所述搅拌速度为200～800rpm，温度为50～70℃，时间为1～3h；所述真空干燥温度为50～70℃；所述高温还原为在氩气氛围下在500℃～1000℃温度下还原1～3h。

本发明还提供所述一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的应用，所述催化剂在催化氯代苯酚脱氯中的应用。

作为本发明所述一种N-掺杂石墨烯负载Pd催化剂的应用的一个具体实施例，将所述催化剂加入氯代苯酚水溶液中，通入氢气，搅拌反应完毕冷却后取出反应液即可。