[发明专利]一种用于析氯反应的铂基非晶合金多孔催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于析氯反应的铂基非晶合金多孔催化剂及其制备方法，制备方法包括：铂、镍、铜和磷按比例混合、熔炼，得到铂基非晶合金片；真空热压使纳米级钛酸钡颗粒嵌入铂基非晶合金片表面；然后浸泡于酸性溶液中，将钛酸钡颗粒溶解，得到具有纳米级多孔结构的铂基非晶合金基底；然后电沉积，电解液为氯化钌‑氯化钾混合液，得到表面负载纳米级钌的铂基非晶合金多孔基底；然后进行热处理，得到成品；铂基非晶合金多孔催化剂包括具有纳米级多孔结构的铂基非晶合金基底和负载于铂基非晶合金基底表面的纳米级氧化钌；本发明的催化剂催化效率高且长效稳定，提高了析氯反应的反应效率，增加了氯气生成量，且制备方法简单，成本低，适合批量生产。

技术领域

本发明涉及用于水消毒的催化剂技术领域，尤其涉及一种用于析氯反应的铂基非晶合金多孔催化剂及其制备方法。

背景技术

水消毒技术作为20世纪最伟大的公共卫生成就，在降低病原微生物引起的传染病发生和死亡方面，发挥着至关重要的作用。氯消毒因成本低廉、消毒效果好、使用方便，成为全世界范围内使用最为广泛的一种消毒方式。我国饮用水卫生标准中规定：集中式给水出厂水的游离性余氯含量不低于0.3 mg/L，管网末梢水不得低于0.05 mg/L。除了被用于自来水处理，氯还可以对城市污水进行有效深度处理。氯作为重要的消毒剂其社会需求量也逐步攀升。氯的制备来自于氯碱工业，而氯碱工业属于传统粗放型发展模式，存在以下问题：投资成本高、氯气产生效率低、消耗大，加剧生产成本，造成了许多经济和环境问题。因此，亟需发展新的高效稳定的催化剂，应用于析氯反应，提高电极析氯性能以及稳定性，提高析氯反应效率，提高氯气产生的效率，降低生产成本，以为饮用水及废水处理、公共场所消毒剂的制备提供新的重要材料储备及方法选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种用于析氯反应的铂基非晶合金多孔催化剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于析氯反应的铂基非晶合金多孔催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、取铂、镍、铜和磷按比例混合、熔炼并进行吸铸，并切割得到铂基非晶合金片；

S2、取纳米级钛酸钡颗粒放置于所述铂基非晶合金片上，在真空环境下进行热压，使所述纳米级钛酸钡颗粒嵌入所述铂基非晶合金片表面，得到表层带有钛酸钡颗粒的铂基非晶合金片；

S3、将所述表层带有钛酸钡颗粒的铂基非晶合金片浸泡于酸性溶液中，将嵌入铂基非晶合金片的钛酸钡颗粒溶解，得到具有纳米级多孔结构的铂基非晶合金基底；

S4、将具有纳米级多孔结构的铂基非晶合金基底进行电沉积，所述电沉积的电解液为氯化钌-氯化钾混合液，得到表面负载纳米级钌的铂基非晶合金多孔基底；

S5、将表面负载纳米级钌的铂基非晶合金多孔基底进行热处理，得到表面负载纳米级氧化钌的铂基非晶合金多孔催化剂。

进一步地，在S1步骤中，所述铂、镍、铜和磷的质量比为36:1:3:2，得到的铂基非晶合金片为Pt_57.5Cu_14.7Ni_5.3P_22.5。

进一步地，在S1步骤中，吸铸后得到铂基非晶合金棒材，并切割为铂基非晶合金圆片，所述铂基非晶合金圆片的厚度为750-800um，直径为2-5 mm。

进一步地，在S2步骤中，所述纳米级钛酸钡颗粒的粒径为30-200nm，热压温度为190-205℃，真空度为5-10Pa，热压压力为15-20kN。

进一步地，在步骤S3中，所述酸性溶液为4-8mol/L的盐酸溶液，反应浸泡时间为10-12h。

进一步地，在步骤S4中，电沉淀的电极系统为三电极系统，工作电极为具有纳米级多孔结构的铂基非晶合金基底，对电极为铂片，参比电极为氯化银电极，相对于标准氢电极，电沉积的电压为-0.356V，电沉积时间为500-800s。