一种泡沫镍负载Ni-WC复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电催化技术领域，具体公开一种泡沫镍负载Ni

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电催化
，尤其涉及一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]含氯有机物(COC)作为重要的化工原料在化工生产、农药生产和造纸行业中有着广泛的应用。含氯有机物通过废水排放、农药使用及含氯有机物产品的燃烧等途径进入环境，严重污染了土壤、地下水、地表水和大气。含有有机物具有高致畸、高致癌性，工业废水中残留的含氯有机物通过食物链的富集对植物和人类健康造成了严重威胁。因此，开发切实有效的含氯有机物的处理技术成为众多研究者的关注热点。
[0003]目前，针对含氯有机物的处理方法主要有物理法、化学法和生物法，这些方法存在着处理成本高、周期长以及可能会造成二次污染等缺点。电催化脱氯技术是通过外接电源提供电子，原位电解水产生H
*
，H
*
作为还原剂取代Cl实现脱氯。相比与其他技术，电催化脱氯技术具有以下优点：(1)通过外接电源持续提供电子，保证反应连续进行；(2)通过电压调节反应动力学和路径，适用性更广；(3)无需外加化学物质，装置简单，可实现移动式废水处理；(4)无二次污染，反应条件温和。以上优点使得电催化脱氯被认为是最有发展潜力的脱氯技术。目前报道的电催化脱氯催化剂多为Pd基贵金属，但是，昂贵的制备成本和稀缺的Pd储量极大地限制了其在电催化脱氯领域的应用。因此，设计一种廉价高效的非贵金属催化剂对于促进电催化脱氯技术的发展具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有电催化脱氯催化剂存在的制备成本高，以及电催化性能有待进一步提高的问题，本专利技术提供一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供的技术方案是：
[0006]一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤a，将Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐和三羟甲基氨基甲烷加入醋酸缓冲液中，混合均匀，加入可溶性镍盐、乙二胺和均苯三甲酸，混合均匀，得前驱体溶液；
[0008]步骤b，将所述前驱体溶液和泡沫镍加入水热釜中，于150℃
‑
180℃反应20h
‑
26h，然后将反应后的泡沫镍置于保护气氛中，于690℃
‑
710℃碳化，得所述泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料。
[0009]相对于现有技术，本专利技术提供的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法，以Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐作为前驱体制备Ni
‑
WC，一方面可在分子水平调控Ni/W界面，实现分子尺度上Ni、W原子的均匀混合，从而有效避免了双金属催化剂易存在的相分离问题，有助于提高Ni/W界面的相互作用；另一方面，以Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐作为前驱体，与三羟甲基氨基甲烷配体形成原位络合，在碳化过程中原位配体分解，使得制备的Ni
‑
WC复合材料具有三维纳米结构，更有利活性位点的暴露，且三维分级结构的Ni
‑
WC复合材料具有丰富
的异质界面，其有利于修饰Ni的电子结构，增强Ni
‑
WC复合材料对底物的吸附，同时还降低了产物在复合材料表面的脱附能，从而有利于在反应结束后及时暴露活性位点，从而显著提高了Ni
‑
WC复合材料的催化活性，使其表现出类贵金属Pd的催化活性，同时，还具有制备成本低，制备工艺简单等优点，适合工业化规模制备，在电催化处理废水中含氯有机物领域具有较高的应用前景。
[0010]本专利技术步骤b中，水热反应结束后在泡沫镍表面负载的绿色晶体的化学式为[Ni(en)2(H2O)2]6{Ni6(Tris)(en)3(BTC)
1.5
(B
‑
α
‑
PW9O
34
)}8·
12en
·
54H2O(以下缩写为{Ni
54
W
72
})，其中，en代表乙二胺，BTC代表均苯三甲酸，Tris代表三羟甲基氨基甲烷，水热釜反应产物以下简写为{Ni
54
W
72
}/NF。
[0011]需要说明的是，本专利技术制备的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料以下简写为Ni
‑
WC/NF。
[0012]优选的，所述Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐为Na9[A
‑
α
‑
PW9O
34
]。
[0013]示例性的，所述可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍或硫酸镍。
[0014]优选的，所述Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐与三羟甲基氨基甲烷的质量比为0.6
‑
0.8:1。
[0015]优选的，所述醋酸缓冲液的pH为4.5
‑
5.0，其与Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐的体积质量比为1000:20
‑
23，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
[0016]优选的，所述可溶性镍盐与Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐的质量比为1:0.3
‑
0.4。
[0017]优选的，所述乙二胺与Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐的体积质量比为1:0.9
‑
1.1，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
[0018]优选的，所述均苯三甲酸与Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐的质量比为1:1
‑
1.2。
[0019]示例性的，所述泡沫镍的尺寸为2cm
×
2.5cm。
[0020]优选的，所述碳化的时间为2h
‑
4h。
[0021]优选的各反应条件，有利于使各原料充分反应，制备得到均匀的三维分级结构的Ni
‑
WC/NF复合材料，从而有利于提高Ni
‑
WC/NF复合材料的催化活性和稳定性。
[0022]本专利技术还提供了一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料，由上述任一项所述的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法制备得到。
[0023]本专利技术所制备的Ni
‑
WC/NF复合材料不仅电催化性能优异、稳定性高，且制备工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，可高效催化含氯有机物分解，在处理废水中含氯有机物中具有广阔的应用前景。
[0024]本专利技术还提供了上述泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料在电催化处理废水中含氯有机物中的应用。
[0025]本专利技术还提供了一种电催化去除废水中含氯有机物的方法，包括如下步骤：
[0026]以所述的泡沫镍负载Ni
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，将Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐和三羟甲基氨基甲烷加入醋酸缓冲液中，混合均匀，加入可溶性镍盐、乙二胺和均苯三甲酸，混合均匀，得前驱体溶液；步骤b，将所述前驱体溶液和泡沫镍加入水热釜中，于150℃
‑
180℃反应20h
‑
26h，然后将反应后的泡沫镍置于保护气氛中，于690℃
‑
710℃碳化，得所述泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料。2.如权利要求1所述的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法，其特征在于，所述Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐为Na9[A
‑
α
‑
PW9O
34
]；和/或所述可溶性镍盐为氯化镍、硝酸镍或硫酸镍。3.如权利要求1或2所述的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料的制备方法，其特征在于，所述Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐与三羟甲基氨基甲烷的质量比为0.6
‑
0.8:1；和/或所述醋酸缓冲液的pH为4.5
‑
5.0，其与Keggin型三缺位杂多磷钨酸盐的体积质量比为1000:20
‑
23，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。4.如权利要求1所述的泡沫镍负载Ni
‑
WC复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩占刚，马媛媛，王琪，
申请(专利权)人：河北师范大学，
类型：发明
国别省市：