[发明专利]一种以二氧化钛纳米针为载体的镍铂基水处理催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以二氧化钛纳米针为载体的镍铂基水处理催化剂及其制备方法，以氧化铈和五氧化二铌为催化活性组分，以氧化镍和铂纳米颗粒的混合物为助催化剂，以盐酸改性钛酸四丁酯生成的二氧化钛纳米针为主要载体，催化剂经氢气预处理后使用。以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为10%~30%，助催化剂的质量百分含量为0.1%~0.15%。将活性组分及助催化剂复合胶体溶液，优化改性后的催化剂载体搅拌均匀、陈腐、挤出成型，经干燥、焙烧制得。该催化剂环境友好，成本低廉，且能够高效催化还原对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等水体污染物。

技术领域

本发明涉及一种以二氧化钛纳米针为载体的镍铂基水处理催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和水染治理领域。

背景技术

对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等作为常用染料，在其使用过程中有10%~20%被排入水环境中，而含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水毒性高，含致癌、致突变、致畸物质；色度高，在水生系统中抑制植物的光合作用：COD值高，会导致水体富营养。基于上述危害，含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水是目前水处理技术上面临的亟需处理的难题。常用的处理方法有吸附法、膜分离法、普通氧化法、生物法等，但是这些方法具有工艺流程复杂、设备要求高、成本高、破坏微环境等缺点。催化还原法是一种可以彻底解决水体污染，甚至变废为宝的方法，利用硼氢化钠将对硝基苯酚、甲基橙以及亚甲基蓝彻底还原成化工产品，且催化材料可回收再利用，不会残留在废水中对环境造成二次污染。然而，含对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等染料的废水通常呈碱性，且pH值变化大。在现有的催化处理方法中，大多数的催化材料仅在酸性条件下才能降解90%以上的染料。因此，开发pH适应性强且对甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料有高效降解效果的新型催化材料倍受广大科研工作者的关注，利用催化材料处理甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对水污染处理领域的现状及存在问题，而提出了一种pH适应性强且对甲基橙、对硝基苯酚、亚甲基蓝等染料有高效降解效果的新型催化剂，本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种以二氧化钛纳米针为载体的镍铂基水处理催化剂的制备方法，其特征在于以氧化铈和五氧化二铌为催化活性组分，以氧化镍和铂纳米颗粒的混合物为助催化剂，以盐酸改性钛酸四丁酯生成的二氧化钛纳米针为主要载体，催化剂经氢气预处理后使用。以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为10%~30%，助催化剂的质量百分含量为0.1%~0.15%。

优选上述活性组分中氧化铈和五氧化二铌的质量比为1：(0.5~0.6)；助催化剂中氧化镍和铂纳米颗粒的质量比为1：0.2。

本发明还提供了上述镍铂基水处理催化剂的制备方法，其具体步骤为：

（1）活性组分前驱体溶液的制备

将铈盐、铌盐和葡萄糖加入去离子水中并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状且粘度达到1000-1500cP，得到溶液A；

其中铈盐和铌盐的混合物：葡萄糖：去离子水的质量比为1：1.5：2；

（2）助催化剂复合胶体溶液配制

将铂盐加入去离子水搅拌生成溶液，然后加入抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，继续加入镍盐和葡萄糖并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状且粘度达到1000-1500cP，制得助催化剂复合胶体溶液B；

其中铂盐：去离子水：抗坏血酸的质量比为1：500：50；镍盐：葡萄糖的质量比为1：5；

（3）载体的制备