專利名稱：以十二烷基苯磺酸鈉為助劑的鈀鎳雙金屬催化電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有催化能力的以表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBQ為助劑 鈦網(wǎng)為基體材料的Pd-Ni雙金屬催化電極的制備方法，主要用于電化學(xué)還原脫除水中的氯 代有機(jī)物，屬于電化學(xué)水處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氯代有機(jī)化合物是一類難降解性有機(jī)化合物，具有極大的危害性，它們的結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定、揮發(fā)性小、半衰期長，易在生物及食物鏈中累積，對水源水造成嚴(yán)重污染，對人類健康造 成極大危害，許多氯代有機(jī)物被認(rèn)為具有“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。因此，對水中氯代有機(jī) 物去除方法進(jìn)行研究是十分必要的。就目前而言，氯代有機(jī)物的去除方法有生物降解法，吸 附法，F(xiàn)enton試劑法，濕式氧化法，臭氧氧化法，膜分離技術(shù)，零價(jià)金屬及雙金屬催化體系還 原脫氯技術(shù)以及電化學(xué)技術(shù)等。電化學(xué)法作為一種環(huán)境友好的技術(shù)，在環(huán)境污染治理方面 越來越受到人們的重視，特別是在廢水中生物難降解有機(jī)物的去除方面。氯代有機(jī)物的電 化學(xué)處理是指在導(dǎo)電介質(zhì)存在時(shí)，通過電化學(xué)反應(yīng)而除去污水中污染物的方法。近年來所 報(bào)道的電催化加氫脫氯電極制備的研究中，鈀因?yàn)榫哂袃?yōu)異的活性氫貯存能力，能夠保證 活性氫連續(xù)與被吸附的氯代有機(jī)分子接觸而成為催化劑研究的重點(diǎn)。電化學(xué)還原脫氯的關(guān) 鍵技術(shù)之一在于電極，近年來先后有關(guān)于Pd/活性炭纖維(Pd/ACF)電極，Pd/GC電極，Pd/Ni 電極，Pd/Ti電極等單金屬直接沉積于基材上的電極的研究，但因其在處理低濃度氯代有機(jī) 物時(shí)電流效率低，能耗及電極制備成本較高，催化活性一般等原因并沒有得到廣泛的推廣， 高效修飾電極的研究仍在繼續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，而提供一種催化活性和電流效率高，能 耗低的Pd-Ni雙金屬修飾鈦催化電極的制備方法。本發(fā)明所提供的Pd-Ni雙金屬修飾鈦催化電極的制備方法，包括以下步驟1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪 拌，至粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X10_2g/ml SDBS溶液；3、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟2所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制 成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4C1+4X 1(T3 13X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸 調(diào)節(jié)pH至6. 5 ；4、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；
5、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟3 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為50min條件下制得Pd-Ni (SDBS) -Ti電極。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明在電沉積Pd-M雙金屬顆粒時(shí)采用陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸 鈉為助劑，制備Pd-Ni雙金屬催化電極，十二烷基苯磺酸鈉的使用改變了 Pd-Ni雙金屬顆粒 在電極表面的沉積形貌，從而增加電極的比表面積，提高其對氫原子的吸附能力。2、本發(fā)明采用鈦?zhàn)鳛榛w材料，所制得的催化電極性能穩(wěn)定。3、本發(fā)明采用以十二烷基苯磺酸鈉為助劑的電化學(xué)共沉積方法制備Pd-Ni/Ti電 極，提高了電極的催化性能，為其進(jìn)一步推廣提供了可能。


圖1為實(shí)施例1、2和3所制備的電極的循環(huán)伏安曲線曲線a對應(yīng)實(shí)施例1、曲線b對應(yīng)實(shí)施例2、曲線c對應(yīng)實(shí)施例3圖2為實(shí)施例4和對比例所制備的電極的循環(huán)伏安曲線曲線a對應(yīng)實(shí)施例1、曲線b對應(yīng)對比例圖中，I為電流，E vs Hg/Hg2S04為相對于Hg/Hg2S04參比電極的電壓。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪 拌，至粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X10_2g/ml SDBS溶液；3、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟2所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制 成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4C1+4X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6. 5 ；4、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；5、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟3 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為50min條件下制得Pd-Ni (SDBS) -Ti電極。將Pd-Ni (SDBS)-Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線a，在_650mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰， 峰值為-126. 4mA。實(shí)施例2
1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪 拌，至粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X10_2g/ml SDBS溶液；3、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟2所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制 成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4Cl+5 X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6. 5 ；4、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；5、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟3 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為50min條件下制得Pd-Ni (SDBS) -Ti電極。將Pd-Ni (SDBS)-Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線b，在-650mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰， 峰值為-132. 5mA。實(shí)施例3 1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪 拌，至粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X10_2g/ml SDBS溶液；3、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟2所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制 成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4C1+13 X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6. 5 ；4、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；5、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟3 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為50min條件下制得Pd-Ni (SDBS) -Ti電極。將Pd-Ni (SDBS)-Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線c，在_650mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰， 峰值為-143. 1mA。實(shí)施例4:1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪拌，至粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X10_2g/ml SDBS溶液；3、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟2所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制 成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4Cl+7 X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6. 5 ；4、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；5、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟3 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為50min條件下制得Pd-Ni (SDBS) -Ti電極。將Pd-Ni (SDBS)-Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極， 以Hg/Hg2S04電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描 速度為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖2中曲線a，在_650mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰， 峰值為-146. 5mA。對比例1、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋 制得 22. 5mmol/L PdCl2 溶液。2、電沉積溶液的配制將NiSO4 · 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1所配制的 PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入去離子水配制成5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4Cl,用鹽酸調(diào)節(jié) pH 至 6. 5。3、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化 物、最后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用。4、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積方法在步驟2 所提供的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni的共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cm—2，沉積時(shí)間為 50min條件下制得Pd-Ni/Ti電極。將Pd-Ni/Ti電極沖洗干凈，置于0. 5mol/L H2SO4溶液中，以鉬片為對電極，以Hg/ Hg2SO4電極為參比電極進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。電位掃描范圍為_700mV 700mV，掃描速度 為50mV/s。所得循環(huán)伏安曲線見圖1中曲線b，在-650mV左右出現(xiàn)明顯的氫吸附峰，峰值 為-90. 3mA。實(shí)施例和對比例的結(jié)果比較表明，在電沉積過程中使用表面活性劑十二烷基 苯磺酸鈉作為助劑沉積Pd-M雙金屬顆粒增強(qiáng)了電極的催化活性，循環(huán)伏安測試表明 Pd-Ni (SDBS)-Ti電極擁有更大的氫吸附峰電流值，具有更好的脫氯潛能。
權(quán)利要求
1.以十二烷基苯磺酸鈉為助劑的鈀鎳雙金屬催化電極的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟1)、氯化鈀(PdCl2)溶液的配制將PdCl2粉末溶于3mol/L的鹽酸中，加熱攪拌，至粉末 完全溶解，用去離子水稀釋得22. 5mmol/L PdCl2溶液；2)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBQ溶液的配制將SDBS粉末溶于去離子水中，加熱攪拌，至 粉末完全溶解，用去離子水稀釋得3X 10_2g/ml SDBS溶液；3)、電沉積溶液的配制將NiSO4· 6H20晶體和NH4Cl粉末溶于步驟1)所配制的PdCl2 溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，加入步驟幻所配制的SDBS溶液，加入去離子水配制成 5mmol/L PdCl2+14mmol/L NiS04+0. 2mol/L NH4C1+4X 1(Γ3 13X l(T3g/ml SDBS，用鹽酸調(diào) 節(jié)pH至6. 5 ；4)、鈦網(wǎng)基材依次浸泡在熱碳酸鈉溶液中除油、在煮沸的草酸溶液中除去表面氧化物、 然后用二次蒸餾水沖洗，浸泡在乙醇溶液中備用；5)、以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)為陰極，鉬片為陽極，采用恒電流電沉積的方法在步驟3) 所配制的電沉積溶液中進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，在沉積電流密度為3. 75mA · cnT2，沉積時(shí) 間為 50min 制得 Pd-Ni (SDBS) /Ti 電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所敘述的制備方法，其特征在于，步驟幻中所述SDBS濃度為 7Xl(T3g/ml。
全文摘要
本發(fā)明公開了以十二烷基苯磺酸鈉為助劑的鈀鎳雙金屬催化電極的制備方法，屬于電化學(xué)水處理領(lǐng)域。將NiSO4·6H2O晶體和NH4Cl粉末溶于PdCl2溶液中，快速加入濃氨水并攪拌，再加入SDBS溶液，最后加入去離子水配制成5mmol/LPdCl2+14mmol/L NiSO4+0.2mol/LNH4Cl+4×10-3～13×10-3g/mlSDBS，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.5；以表面清洗干凈的鈦網(wǎng)作陰極，鉑片為陽極，采用恒電流電沉積的方法進(jìn)行Pd-Ni雙金屬共沉積，沉積電流密度為3.75mA·cm-2，沉積時(shí)間為50min。本發(fā)明所制備的電極催化活性明顯提高，成本低、具有一定的應(yīng)用前景。
文檔編號C25B11/08GK102061483SQ20101053681
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者孫治榮, 彭永臻, 胡翔, 馬林, 高明 申請人:北京工業(yè)大學(xué)