一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應用技術

本發明專利技術提供一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應用。其制備方法包含如下步驟：（1）將去離子水、乙醇、銅和鈀的前驅體、雙氰胺混合；（2）在步驟（1）得到的溶液中滴加酚醛樹脂溶液；（3）將步驟（2）得到的溶液與結構導向劑混合；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于氮氣氣氛下焙燒，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。將該材料制備成電催化電極模塊可在常溫常壓下有效去除水體中硝酸鹽，具有去除效率高、去除能力強、選擇性好等優點。

Preparation method and application of carbon nitrogen nanometer ball loaded with copper palladium alloy particles

The invention provides a preparation method and application of a carbon nitrogen nanometer ball loaded with copper palladium alloy particles. The preparation method comprises the following steps: (1) the deionized water, ethanol, copper and palladium precursor and dicyandiamide mixture; (2) in step (1) to obtain a solution adding phenolic resin solution; (3) the step (2) mixed solution and structure directing agent (get; 4) step (3) to obtain a solution lay in the Petri dish; (5) the step (4) in the culture dish after drying the material scraping blade down roasting in nitrogen atmosphere, the supported copper palladium carbon nitrogen nano ball alloy particles. The material is prepared into an electro catalytic electrode module, which can effectively remove nitrate in water at normal temperature and atmospheric pressure, and has the advantages of high removal efficiency, strong removal ability and good selectivity.

【技術實現步驟摘要】
一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應用
本專利技術屬于催化劑制備及應用領域，涉及一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應用。
技術介紹
水體富營養化是常見的水質污染現象，來源于農業灌溉、工業排放及自然沉降等原因，不僅引起水生生物多樣性減少，更會危害人類健康。其中主要原因之一就是氮含量的超標，如今傳統處理含氮廢水方法很多（物理法、生物法、化學法），但都有局限性及引起二次污染的顧慮。因此，尋求一種高效、經濟、限制少的處理技術，不僅降低硝酸鹽氮的濃度，同時提高產物中氮氣的選擇性，這對于水體硝酸鹽處理具有重要意義。納米零價鐵顆粒尺寸小、性質活潑，可以快速還原硝酸鹽，但其本身極易團聚，且產物主要為氨氮。利用軟模板法制作一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球作為催化劑可以有效去除水體中硝酸鹽，其中參雜氮的碳納米小球作為載體，銅鈀合金作為催化活性組分，這種催化劑在去除水體中硝酸鹽的過程中具有去除效率高、去除能力強、選擇性好等優點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法和應用。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法，具體步驟如下：（1）將銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺按比例混合，并溶于水和乙醇的混合溶液中；所述銅的前驅體為CuCl2，鈀的前驅體為PdCl2，銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺的質量比為31.64mg：25.05mg：（0.5~1.5）g；（2）在步驟（1）得到的混合液中滴加酚醛樹脂溶液，混合均勻；（3）將步驟（2）得到的混合液與結構導向劑混合均勻；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上靜置，烘干；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。本專利技術中，步驟（1）中每31.64mg鈀的前驅體中，所述水的用量為10ml，乙醇的用量為8ml。本專利技術中，步驟（2）中所述的酚醛樹脂作為碳源，其濃度為20wt%，每31.64mg鈀的前驅體中，酚醛樹脂投加量為1g，投加方式為逐滴滴加。本專利技術中，步驟（3）中所用結構導向劑為F127，配制方法是2gF127（與碳源質量比為2：1）溶于12ml乙醇，混合溫度為40℃，混合液攪拌1h。本專利技術中，步驟（4）中所述培養皿先在室溫條件下靜置8h，烘干是在恒溫干燥箱中100℃下干燥24h。本專利技術中，步驟（5）中所述煅燒控制升溫速率為1℃/min，先升到350℃保溫2h，然后升溫到600℃下保溫3h。本專利技術提出的制備方法得到的負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球在處理水中硝酸鹽的應用，其特征在于：具體步驟為：負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球制備成的電極模塊，作為工作電極，以鉑電極作為參比電極，將為工作電極和鉑電極置于含硝酸鹽的溶液中構成電催化體系進行反應。本專利技術中，所述含硝酸鹽的溶液中NO3--N的濃度為100mg/L，含硝酸鹽的溶液體積為20ml，所述負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的用量為0.005g，反應時間24h，pH為中性，反應溫度室溫，工作電極的電壓為-1.3V。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供了一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備和應用方法。該催化劑去除水體中硝酸鹽時去除效率高、去除能力強、選擇性好。用該催化劑制備成的電極模塊和鉑電極電催化含硝酸鹽的水時有良好催化性和選擇性。即使在中性條件下，該催化劑仍然能保持較高的降解效率。附圖說明圖1為本專利技術實施例中負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球放大40000倍SEM照片。圖2為本專利技術實施例中負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球放大110000倍SEM照片。圖3為本專利技術實施例1中負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。圖4為本專利技術實施例2中負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。圖5為本專利技術實施例3中負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球TEM照片。具體實施方式下面通過實施例進一步說明本專利技術。實施例1（1）取31.64mgCuCl2、25.05mgPdCl2、0.5g雙氰胺放入燒杯中，再向燒杯中加入10ml去離子水、8ml乙醇，完全溶解后待用；（2）配制20wt%酚醛樹脂，取1g配好的酚醛樹脂逐滴滴加到步驟（1）得到的溶液中；（3）取2gF127（與酚醛樹脂質量比為2：1）置于另一燒杯中，并加12ml乙醇溶解，將得到的溶液在40℃下滴加到步驟（2）得到的溶液中，然后攪拌1h；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上，將培養皿在室溫下放置8h，然后放入恒溫干燥箱中100℃下干燥24h；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，升溫速率為1℃/min，先升到350℃保溫2h，然后升溫到600℃下保溫3h，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。（6）將步驟（5）中得到的材料涂在鎳網上制成工作電極，鉑電極作為參比電極，把兩電極放在體積為20ml、NO3--N的濃度為100mg/L的溶液中，在工作電極上加-1.3V的電壓，反應24h，然后測硝酸鹽的去除率，結果如表1所示。實施例2（1）取31.64mgCuCl2、25.05mgPdCl2、1.0g雙氰胺放入燒杯中，再向燒杯中加入10ml去離子水、8ml乙醇，完全溶解后待用；（2）配制20wt%酚醛樹脂，取1g配好的酚醛樹脂逐滴滴加到步驟（1）得到的溶液中；（3）取2gF127（與酚醛樹脂質量比為2：1）置于另一燒杯中，并加12ml乙醇溶解，將得到的溶液在40℃下滴加到步驟（2）得到的溶液中，然后攪拌1h；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上，將培養皿在室溫下放置8h，然后放入恒溫干燥箱中100℃下干燥24h；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，升溫速率為1℃/min，先升到350℃保溫2h，然后升溫到600℃下保溫3h，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。（6）將步驟（5）中得到的材料涂在鎳網上制成工作電極，鉑電極作為參比電極，把兩電極放在體積為20ml、NO3--N的濃度為100mg/L的溶液中，在工作電極上加-1.3V的電壓，反應24h，然后測硝酸鹽的去除率，結果如表1所示。實施例3（1）取31.64mgCuCl2、25.05mgPdCl2、1.5g雙氰胺放入燒杯中，再向燒杯中加入10ml去離子水、8ml乙醇，完全溶解后待用；（2）配制20wt%酚醛樹脂，取1g配好的酚醛樹脂逐滴滴加到步驟（1）得到的溶液中；（3）取2gF127（與酚醛樹脂質量比為2：1）置于另一燒杯中，并加12ml乙醇溶解，將得到的溶液在40℃下滴加到步驟（2）得到的溶液中，然后攪拌1h；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上，將培養皿在室溫下放置8h，然后放入恒溫干燥箱中100℃下干燥24h；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，升溫速率為1℃/min，先升到350℃保溫2h，然后升溫到600℃下保溫3h，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。（6）將步驟（5）中得到的材料涂在鎳網上制成工作電極，鉑電極作為參比電極，把兩電極放在體積為20ml、NO3--N的濃度為100mg/L的溶液中，在工作電極上加-1.3V的電壓，反應24h，然后測硝酸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）將銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺按比例混合，并溶于水和乙醇的混合溶液中；所述銅的前驅體為CuCl2，鈀的前驅體為PdCl2，銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺的質量比為31.64?mg：25.05?mg：（0.5~1.5）g；（2）在步驟（1）得到的混合液中滴加酚醛樹脂溶液，混合均勻；（3）將步驟（2）得到的混合液與結構導向劑混合均勻；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上靜置，烘干；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。

【技術特征摘要】
1.一種負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）將銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺按比例混合，并溶于水和乙醇的混合溶液中；所述銅的前驅體為CuCl2，鈀的前驅體為PdCl2，銅的前驅體、鈀的前驅體和雙氰胺的質量比為31.64mg：25.05mg：（0.5~1.5）g；（2）在步驟（1）得到的混合液中滴加酚醛樹脂溶液，混合均勻；（3）將步驟（2）得到的混合液與結構導向劑混合均勻；（4）將步驟（3）得到的溶液鋪在培養皿上靜置，烘干；（5）將步驟（4）中培養皿烘干后的材料用刀片刮下來置于馬弗爐中氮氣氣氛下煅燒，得到負載銅鈀合金顆粒的碳氮納米小球。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中每31.64mg鈀的前驅體中，水的用量為10ml，乙醇的用量為8ml。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述的酚醛樹脂作為碳源，其濃度為20wt%，每31.64mg鈀的前驅體中，酚醛樹脂的投加量為1g，投加方式為逐滴滴加。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范建偉，牛旭飛，許華偉，呂夢華，陳澤涵，劉倩宏，冉獻強，張任遠，廖振良，張華，滕瑋，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海,31