一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法及EHDC的方法技术

本发明专利技术公开了一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法。众所周知，设计一种电极负载低的高效电催化剂是氯酚(CPs)电催化氢脱氯(EHDC)的关键，但仍具有挑战性。本发明专利技术采用原位硫化电沉积策略制备了一种新型的三维网络结构Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极，以实现稳健的EHDC。以2

【技术实现步骤摘要】
一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法及EHDC的方法


[0001]本专利技术属于环保
，具体涉及一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法及将该电极用于电催化加氢脱氯的方法，可去除氯酚。

技术介绍

[0002]氯酚(CPs)作为一种常见的工业原料，广泛应用于电子、染料、农药、造纸、制药等行业，是一类持久性有机污染物，难以降解、生物积累、致畸、致癌和诱变，对动物、植物和自然环境危害极大。各种CPs已被许多国家列为优先污染物。在这种情况下，能够有效地、绿色地去除它们的技术是非常理想的。电催化氢脱氯(EHDC)具有高效、安全反应性、无二次污染等优点，是一种应用前景广阔的脱氯技术。在EHDC中，阴极水溶液通过电解水原位产生大量的原子氢(H
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)，作为还原剂攻击和分裂C
‑
Cl键，从而降低甚至消除了氯酚的毒性。因此，催化剂表面H
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物种的快速形成是EDCH的关键步骤。
[0003]钯(Pd)是一种优良的EHDC催化剂，可生产宽pH范围的H
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，具有良好的稳定性。但由于钯的价格高、储量低，难以用于大规模废水处理。为了克服这一问题，降低EHDC的成本，有必要提高钯的质量活性。近年来，一些研究人员通过优化或修改电极衬底，提高了EHDC的效率。Cheng报道了第一个用于去除2,4
‑
DCP的Pd/Ti网状电极。此后，人们专利技术了各种泡沫电极，如Pd
‑
Ni和Pd
‑
Ti泡沫电极。这些泡沫电极具有自支撑的三维多孔结构，促进了污染物的扩散，提高了EHDC的效率。然而，由于Pd与底物之间的协同效应很小，Pd的活性往往通过增加Pd的负荷来提高，这导致钯在这些电极中的质量活性没有得到提高。

技术实现思路

[0004]电催化氢脱氯(EHDC)具有好的应用性能，但是现有技术中，催化剂的质量活性还需改善。与导电聚合物和其他过渡金属氧化物相比，过渡金属硫化物在碱性溶液中具有较高的HER性能和较低的吸附能，另外，其具有制备简单、成本低、导电率好、比表面积大等优点。因此，用过渡金属硫化物对Pd
‑
Ni泡沫电极进行改性，可以有效提高电极的产氢效率，提高Pd的质量活性，降低EHDC的脱氯成本。本专利技术在Pd/Ni泡沫电极中引入具有高析氢反应(HER)性能的中间层，可以提高H
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的生成，甚至取代Pd0生成H
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，可以有效地提高Pd的质量活性，降低Pd的用量。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法，将泡沫镍、硫源化合物反应，得到负载硫泡沫镍；然后在负载硫泡沫镍上沉积钯，得到Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极。
[0006]一种去除有机氯污染物的方法，采用三电极体系，将上述Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极作为工作电极，对有机氯污染物进行电化学还原，完成有机氯污染物的去除。
[0007]本专利技术中，硫源化合物包括硫脲；反应的温度为120～160℃，时间为3～6小时，优
选的，反应的温度为140～160℃，时间为4～6小时。
[0008]本专利技术中，电沉积为脉冲电沉积，在Ni3S2/NF上装饰 Pd，得到Pd/Ni3S2/NF。电沉积时，电镀溶液为含有钯盐的氯化钠溶液，钯盐可以为Na2PdCl4，Pd/Ni3S2/NF纳米片中，Pd的负荷为0.4～2.5 mg cm
−2，优选为0.5～2 mg cm
−2，进一步优选为0.7～1.4 mg cm
−2。
[0009]本专利技术公开了上述原位硫化电沉积制备的Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极在电催化加氢脱氯中的应用；还公开了上述电极在去除有机氯污染物中的应用；尤其在电催化氢脱氯处理氯酚中的应用。
[0010]本专利技术通过原位硫化策略制备了一种新型的Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极，该策略可以加速EHDC的形成H
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，同时提高Pd的质量活性，研究了工作条件（PH、共存离子和污染物浓度）对Pd/Ni3S2/NF电极EHDC性能的影响。本专利技术采用原位硫化电沉积法合成了EHDC性能优异的Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极。该电极具有自支撑的三维网络结构，提高了钯纳米颗粒的分散性，有效地减小了钯纳米颗粒的粒径。Pd/Ni3S2/NF电极表现出良好的EHDC性能：2
‑
CP脱氯可在240 min内实现脱氯。
附图说明
[0011]图1为（a）NF，（b）Ni3S2/NF，（c）Pd/Ni3S2/NF和（d）Pd/NF的SEM图像；（e，f和g）Pd/Ni3S2/NF的元素映射图像。
[0012]图2为（a）Ni3S2/NF，（b）Pd/Ni3S2/NF的TEM图像。
[0013]图3为（a）Pd/Ni3S2/NF，Ni3S2/NF和Pd/NF的XRD图像；（b）Pd/Ni3S2/NF的Ni
3+
的XPS图像；（c）Pd/Ni3S2/NF和Pd/NF的Pd 3d的XPS图像；（d）Pd/Ni3S2/NF和Ni3S2/NF的S2p的XPS图像。
[0014]图4为（a）Pd/Ni3S2/NF在不同电压下的EHDC性能；（b）Pd/Ni3S2/NF在不同电压下的EHDC降解速率；（c）NF、Pd
‑
NF、Ni3S2/NF和Pd/Ni3S2/NF在
‑
0.8V电压下的EHDC性能；（d）NF、Pd
‑
NF、Ni3S2/NF和Pd/Ni3S2/NF在
‑
0.8V电压下的降解速率；Pd负荷为0.83mg cm
−2。
[0015]图5为(a) Pd/Ni3S2/NF催化剂在EHDC反应中的持久性试验；（b）新鲜Pd/Ni3S2/NF和Pd/Ni3S2/NF使用后的CV图；Pd负荷为0.83mg cm
−2。
[0016]图6为（a）Pd/Ni3S2/NF在不同Pd负载量下的EHDC性能；（b）Pd/Ni3S2/NF在不同污染物起始浓度下的EHDC性能；（c）Pd/Ni3S2/NF在不同PH值下的EHDC性能；（d）Pd/Ni3S2/NF在10mM共存离子存在下的EHDC性能；b、c、d中Pd负荷为0.83mg cm
−2。
[0017]图7为Pd/Ni3S2/NF在2mg土壤中的EHDC性能；Pd负荷为0.83mg cm
−2。
具体实施方式
[0018]本专利技术通过原位硫化策略制备了一种新型的Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极，该策略可以加速EHDC的形成H
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，同时提高Pd的质量活性，研究了工作条件（PH、共存离子和污染物浓度）对Pd/Ni3S2/NF电极EHDC性能的影响。
[0019]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法，其特征在于，将泡沫镍、硫源化合物反应，得到负载硫泡沫镍；然后在负载硫泡沫镍上沉积钯，得到Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极。2.根据权利要求1所述原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法，其特征在于，硫源化合物包括硫脲；反应的温度为120～160℃，时间为3～6小时。3.根据权利要求1所述原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法，其特征在于，电沉积为脉冲电沉积；电沉积时，电镀溶液为含有钯盐的氯化钠溶液。4. 根据权利要求1所述原位硫化电沉积制备Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极的方法制备的Pd/Ni3S2/NF纳米片阵列电极，其特征在于，Pd/Ni3S2/NF纳米片中，Pd的负荷为0.4～2.5 mg cm
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【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，徐庆锋，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：