本发明专利技术公开了一种钯催化剂的制备方法、由该方法制备的钯催化剂及应用，属于环境技术领域。本发明专利技术钯催化剂的制备方法包括：首先对碳质载体进行酸预处理，制得预处理碳质载体；然后将氯化钯、柠檬酸钠、乙二醇与预处理碳质载体混合后，进行氧化还原反应，反应后的还原态钯负载于预处理碳质载体上即可。本发明专利技术方法制备的活性金属组分Pd以非晶态均匀分布在碳质载体表面，组分Pd的粒径分布在3-6nm，金属Pd活性组分附着力强、分散度高、有效利用率高。使用Pd催化剂作为电化学阴极使用时将温室气体二氧化碳还原为液体燃料，二氧化碳还原效率高，液体燃料得率高，达到有效降低碳排放的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种包含金属的催化剂及其制备方法和应用，特别涉及一种与贵金属结合的催化剂及其制备方法和应用，属于电化学和环境
技术介绍
目前，由于经济的发展，人类消耗能源的剧增，由此引起的全球变暖现象越来越受到人们的关注。二氧化碳作为全球变暖的主要影响因子，它的减排成了当务之急。早在二十世纪初人们就开始研究二氧化碳的利用技术，但因为二氧化碳是碳的最高氧化物阶段的产物，具有很强的化学稳定性，因此二氧化碳的再利用技术进展缓慢。目前二氧化碳的处理技术主要是二氧化碳的固定技术和资源化技术，但二氧化碳的固定并没有从根本上解决问题且花费巨大，而随着地球上石油、煤炭、天然气等资源的日益枯竭，越来越多的学者开始研 究二氧化碳的资源化技术。由于二氧化碳是碳的最高氧化阶段的产物，其本身的化学性质稳定，常被看作惰性物质，需采用高温、高压或催化剂才能使其发生化学反应。因此，发展二氧化碳化学的研究工作关键是设法使其活化，目前主要采用催化加氢、电化学还原、光电化学还原等方法。与其他方法相比，电化学方法的优点是(I)为使用水作为质子源提供了可能性；(2)适用温度范围广；(3)内在的高效率；(4)装置投资少，操作简便。电化学催化不仅可以通过调节电催化剂表面与反应分子之间的相互作用来改变反应途径，降低活化能，还可以通过改变电极/溶液界面的电场来控制电化学反应的方向和速度，具有极大的优越性。在化石燃料大量消耗，能源危机日益加剧的今天，由二氧化碳还原获取燃料及化学品具有十分重要的意义和美好的应用前景。同时也可以提供一项崭新而有实用价值的温室气体二氧化碳回收利用技术。因此研究室温下的二氧化碳电催化还原，将其转化为液体燃料具有十分重要的意义。目前已有电催化还原二氧化碳催化剂的制备的专利。例如小江诚司和/福住俊一在中国专利200480026898. 4里阐述了有机金属配合物在水溶性介质中还原二氧化碳的方法，该方法制备的催化剂结构复杂且含有苯环，且其制备过程繁琐且负载到碳质等载体上时会发生结构和性能的改变，在电解过程中可能引进有机污染物。王云海等在中国专利101931081A中阐述了电化学还原二氧化碳制甲醇的空气扩散电极制备方法，其催化剂的主要成包括氧化铜、氧化钌以及氧化铜和其它金属氧化物的复合物或者氧化钌以及其它金属氧化物的复合物。在0. lmol/L碳酸氢钠电解质，二氧化碳分压为一个大气压的温和条件下，氧化铜催化剂在电接电压为6. 23V时还原二氧化碳合成甲醇的电流效率达到30%以上；氧化铜-氧化铅在电接电压6. 95V时还原二氧化碳合成甲醇的电流效率达到了 40%以上。但其催化剂成分复杂且金属使用量很大，且制备出的气体扩散电极性能也低于用比表面积大的碳质材料制备的气体扩散电极。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题提供ー种钯催化剂的制备方法，由该方法制备的钯催化剂及应用，本专利技术制备的催化剂为电化学还原氧化耦合多功能载钯(Pd)催化剂，作为电化学阴极的催化剂使用吋，不仅能将高度稳定的ニ氧化碳还原为甲醇、甲酸、こ酸等液体燃料，而且催化转化效率高，为降 低温室气体ニ氧化碳的排放和回收利用提供了一种崭新的方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供ー种钯催化剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤I)对碳质载体进行酸预处理，制得预处理碳质载体；2)将氯化钯、柠檬酸钠、こニ醇与预处理碳质载体混合后，进行氧化还原反应，反应后的还原态钯负载于预处理碳质载体上即可。其中，步骤I)中所述碳质载体选择活性炭和/或碳纳米管。特别是，所述活性炭的粒度为20-100nm ;所述碳纳米管的直径为10_60nm，优选为40_60nm ;长度 1-15 u m,优选为 1-2 u m。其中，步骤I)中所述的酸预处理按照如下步骤进行首先将碳质载体中浸没于混合酸溶液中，然后加热升温，进行氧化还原反应。其中，所述的混合酸溶液由体积之比为I : 2-4的硝酸溶液和硫酸溶液组成；所述的氧化还原反应的温度为55-65°C ;氧化还原反应的时间为l_3h。特别是，氧化还原反应温度优选为60°C ;氧化还原反应时间优选为2h ;所述硝酸溶液与硫酸溶液的体积之比优选为I : 3。特别是，所述硝酸溶液的质量百分比浓度为40-65% ;硫酸溶液的质量百分比浓度为 60-98%。特别是，包括将酸预处理后的碳质载体进行过滤、洗涤，并将滤渣烘干。其中，滤渣烘干温度为60_100°C，优选为70_80°C。特别是，所述碳质载体重量与硝酸溶液与硫酸溶液的体积之和的比例为I 10-200，优选为 I 20。其中，步骤2)中所述的氧化还原反应按照如下步骤顺序进行A)将固体氯化钯(PdCl2)与浓盐酸、こニ醇混合，配置成PdCl2/こニ醇溶液；B)向PdCl2/こニ醇溶液中加入柠檬酸钠，混合均匀后加入碱性溶液，调节溶液的pH值> 10,然后加入预处理碳质载体,混合均勻；C)加热、升温并保持温度为130-150°C，进行氧化还原反应，不断加入碱性溶液，使溶液的PH值始终彡10，直至pH值不再下降，停止反应，然后冷却过滤得滤渣，即得。特别是，步骤A)中所述こニ醇与PdCl2的摩尔数之比> 1，こニ醇与PdCl2的摩尔数之比优选为1-9000 I。特别是，所述浓盐酸的质量百分比浓度为34-36%，优选为35%。尤其是，固体PdCl2与浓盐酸的固液之比I : 2-150(即当固体氯化钯的重量为Ig时，浓盐酸的体积为2-150mL ;当固体氯化钯的重量为Ikg时，浓盐酸的体积为2-150L)，优选为 I 30-150。其中，步骤B)中所述柠檬酸钠与PdCl2/こニ醇溶液中的钯的摩尔数之比为1-3 1，优选为 2 I。加入的柠檬酸钠电离出柠檬酸根与PdCl6-(PdCl2与盐酸形成的络合物)形成稳定的络合物，对钯离子起保护作用并增加空间位阻，有效降低了 Pd离子在还原成Pd°的过程中的团聚现象和控制Pd°的粒径大小。特别是，步骤B)中所述的碱性溶液是质量百分比浓度为5-30%的NaOH/乙二醇溶液。尤其是，步骤B)中所述pH值为10-11。其中，步骤B)中所述预处理碳质载体与PdCl2/乙二醇溶液中的钯的重量份配比为 100 0. 1-10，优选为 100 0.5-3。特别是，在加入预处理碳质载体之后，首先进行超声混合，然后再进行搅拌混合，使PdCl2和朽1檬酸钠均勻附着在预处理碳质载体上。 其中，步骤C)中所述温度优选为130_140°C，进一步优选为140°C。特别是，步骤C)中所述的碱性溶液是质量百分比浓度为5-30 %的NaOH/乙二醇溶液。特别是，还包括将过滤后的滤渣用去离子水洗涤至流出液中不含有氯离子。特别是，还包括将洗涤后的滤渣在温度为60_90°C下干燥至恒重。本专利技术另一方面提供一种按照上述方法制备而成的钯催化剂。本专利技术又一方面提供一种按照上述方法制备而成的钯催化剂在电化学氧化还原二氧化碳制备液体燃料中的应用。其中，将所述的钯催化剂制备成载钯气体扩散阴极，对用二氧化碳饱和的碳酸氢钠或/和碳酸氢钾溶液进行电解，制得液体燃料。本专利技术与现有技术相比具有以下优点I、本专利技术催化剂的制备方法环保、制备工艺简单，对碳质载体进行混合酸预处理后，碳质载体表面含氧官能团本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钯催化剂的制备方法，其特征是包括如下顺序进行的步骤：1)对碳质载体进行酸预处理，制得预处理碳质载体；2)将氯化钯、柠檬酸钠、乙二醇与预处理碳质载体混合后，进行氧化还原反应，反应后的还原态钯负载于预处理碳质载体上即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，鲁光，卞兆勇，魏祥甲，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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