一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用。应用方法包括以下步骤：S1、调节水体pH：调节含有Cr(VI)污染物的水体的pH为2.0～3.0；S2、施加聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂：在含有Cr(VI)污染物的水体中加入聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂粉末，S3、加氢反应：先向水体中通入2～3h氮气，再向水体中通入氢气，进行Cr(VI)的还原反应。所述催化剂采用浸渍法和过硫酸铵氧化法结合，首先将贵金属沉积在碳纳米管表面，然后在其表面包覆上一层聚苯胺。该材料在液相催化还原Cr(VI)的反应中表现出很好的活性和稳定性，能有效去除或减小Cr(VI)的毒性和延长催化剂的使用寿命，并且通过调控苯胺包埋层厚度能有效的改善催化活性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用


[0001]本专利技术涉及液相催化和工业废水处理
，具体是涉及一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用。

技术介绍

[0002]随着工业发展，重金属污染逐渐引起人们关注，其中来自含铬矿石加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染工业污水的中铬污染已成为一项重要环境污染问题。工业废水中的铬主要是六价化合物，六价铬是一种强致突变物质，皮肤接触可能导致过敏吸入可能致癌，并且很容易被人体吸收，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。Cr(VI)也被定性为对环境有持久危险性，过量的(超过10ppm) 六价铬对水生物有致死作用。铬在水环境中常以六价铬和三价铬的形式存在，六价铬和三价铬对人体健康都有害，然而六价铬的毒性比三价铬约高100倍。
[0003]目前常用的去除工业废水中六价铬的方法是化学沉淀法，首先通过化学还原将六价铬转化成三价铬，再将三价铬沉淀去除。为了克服传统方法较高成本的不足，提高去除方法的环境友好性，零价铁还原、光催化还原等为六价铬的处理提供了多种途径。其中，液相催化加氢法是一种绿色高效的去除Cr(VI)的手段之一，该方法利用氢气作为还原剂，采用固体催化剂分散在污染物溶液中常温常压下进行的多相催化，具有易于操作，高效清洁，生成物为产物和水即无二次污染的特点。
[0004]催化加氢中重要一环是催化剂，包埋型催化剂是一种负载型材料采用包埋策略来应对失活问题的复合型材料，它在催化剂的活性组分上包覆一层保护层，继而由载体、贵金属、包埋层三部分组成。由于包埋层的保护，避免了内核金属与反应物和反应介质直接接触，所以可以防止活性组分中毒和贵金属流失。包埋型催化剂的包裹层常采用聚合物、碳基、硅基材料，其中有机高分子聚合物通过官能团修饰可提高吸附络合能力、具有良好的电化学性能；碳基材料具有导电性好、比表面积大、与金属颗粒之间存在独特的相互作用的特点；硅基材料则具有结构易调控、孔道条件的优势。由于贵金属无法与反应介质直接接触，所以需要包埋层的电子传递，才能够保证催化加氢过程中氢气活化的进行。因此催化加氢中包埋型催化剂的包埋层优先选用聚合物和碳基材料。

技术实现思路

[0005]针对上述
技术介绍
指出的问题，本专利技术提供了一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用，所述应用方法包括以下步骤：
[0008]S1、调节水体pH：
[0009]调节含有Cr(VI)污染物的水体的pH为2.0～3.0；
[0010]S2、施加聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂(Pt/CNT@PANI)：
[0011]在含有Cr(VI)污染物的水体中加入聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂 (Pt/CNT@PANI)粉末，
[0012]S3、加氢反应：
[0013]先向水体中通入2～3h氮气，再向水体中通入氢气，进行Cr(VI)的还原反应。
[0014]说明：本专利技术通过采用聚苯胺包埋型Pt/CNT作为催化剂，该催化剂是将负载型碳基贵金属Pt包埋于有机高分子聚合物聚苯胺层内，利用贵金属活化氢气协助聚苯胺自身的氧化还原循环促进氧化还原高氧化电位的六价铬，通过包埋层对贵金属的保护防止了贵金属的流失保证了高稳定性，用以解决催化剂活性组分脱落和中毒失活等技术问题。经试验，该催化剂在Cr(VI)液相催化还原反应中有显著的活性和稳定性。
[0015]进一步地，在上述方案中，步骤S2中，所述聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂(Pt/CNT@PANI)的用量为0.05～0.20g/L。
[0016]进一步地，在上述方案中，所述加氢反应的温度为273～328K，氮气和氢气的流速为100～200mL/min，还原反应的时间为4～5h。
[0017]进一步地，在上述方案中，所述聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂 (Pt/CNT@PANI)的制备方法为：
[0018]S2
‑
1、制备前驱体Pt/CNT：
[0019]取0.88～2.65mL浓度为10.0g/L的氯铂酸和纯化过的1.0g CNT于30～50mL 水中，搅拌4～5h，80～90℃水浴蒸干，通氮气250～350℃焙烧4～6h，通氢气 200～300℃还原2～3h，得到前驱体Pt/CNT；
[0020]S2
‑
2、包覆聚苯胺：
[0021]将前驱体Pt/CNT分散于含有盐酸、苯胺的水溶液中，低温搅拌，缓慢滴加过硫酸铵，直至溶液变成绿色，低温保持10～12h，水洗烘干可得到具有聚苯胺包埋层的Pt基催化剂(Pt/CNT@PANI)。
[0022]说明：本专利技术的催化剂是以碳纳米管为载体负载贵金属后，以聚苯胺作为包埋层，苯胺通过化学自聚合形成聚苯胺包覆在贵金属和碳纳米管表面，便可得到聚苯胺包埋的封装型贵金属催化剂，即聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂 (Pt/CNT@PANI)。将该聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂(Pt/CNT@PANI)用于水体中Cr(VI)的液相催化还原，聚苯胺包埋层能够吸附络合重金属离子，并还原高氧化电位的重金属离子，相比于其他包埋层，由于聚合物的官能团修饰，材料表面亲水性较好，能够促进在水溶液中对阴离子污染物六价铬的吸附，并还原部分六价铬，此外包埋型结构有效抑制了贵金属的失活现象，表现出较高的稳定性。
[0023]按上述比例制备得到的聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂(Pt/CNT@PANI)，贵金属的重量占前驱体Pt/CNT总重量的0.3
‑
1.0wt.％左右。
[0024]进一步地，在上述方案中，步骤S2
‑
2中，苯胺与前驱体Pt/CNT之间的比例为1.0～10mL：1g。可以保证能在碳纳米管上均匀包覆厚度8～20nm左右的聚苯胺包埋层.
[0025]进一步地，在上述方案中，步骤S2
‑
2中，所述过硫酸铵溶液浓度为150～200 g/L，用量为50～60mL，过硫酸铵作为氧化剂促进苯胺的聚合.
[0026]进一步地，在上述方案中，步骤S2
‑
2中，盐酸溶液浓度为0.5～1.0M，用量为10～20mL；水溶液总体积为200mL。苯胺在酸性条件下能发生化学自聚合。
[0027]进一步地，在上述方案中，步骤S2
‑
2中，所述低温保持的温度为
‑
10℃～0℃，低温条件保证聚苯胺能够均匀包埋载体和贵金属。
[0028]进一步地，在上述方案中，步骤S2
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2中，盐酸溶液浓度为0.5～1.0M，用量为10～20mL；水溶液总体积为200mL。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在以下几点：
[0030]第一，本专利技术合成的聚苯胺包埋型Pt/C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂在治理Cr(VI)中的应用，其特征在于，所述应用方法包括以下步骤：S1、调节水体pH：调节含有Cr(VI)污染物的水体的pH为2.0～3.0；S2、施加聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂：在含有Cr(VI)污染物的水体中加入聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂粉末，S3、加氢反应：先向水体中通入2～3h氮气，再向水体中通入氢气，进行Cr(VI)的还原反应。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S2中，所述聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂的用量为0.05～0.20g/L。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述加氢反应的温度为273～328K，氮气和氢气的流速为100～200mL/min，还原反应的时间为4～5h。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述聚苯胺包埋型Pt/CNT基催化剂的制备方法为：S2
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1、制备前驱体Pt/CNT：取0.88～2.65mL浓度为10.0g/L的氯铂酸和纯化过的1.0g CNT于30～50mL水中，搅拌4～5h，80～90℃水浴蒸干，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑寿荣，余乐，许昭怡，龙莉，郑长龙，孙玉菡，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：