钯基催化剂氧化低浓度甲烷的研究进展

甲烷(CH₄)是一种重要的温室气体，其引发温室效应的能力是等量CO₂的25倍。船用天然气发动机排气中存在低浓度(0.05%～0.5%)CH₄泄露。CH₄化学结构稳定，起燃温度高，低浓度CH₄难以被捕集利用，催化氧化是去除尾气中低浓度CH₄的主要方式。贵金属钯(Pd)是完全氧化低浓度CH₄性能良好的催化材料。针对Pd基催化剂低温活性、可靠性以及研发成本等问题，本文介绍了目前Pd基催化剂主要研究进展。首先明晰了催化剂的Pd粒径和价态分布、Pd分散状态、载体种类以及强金属-载体间相互作用(SMSI)等对甲烷氧化活性的影响规律；其次，总结了目前公认的Pd基催化剂表面甲烷氧化机理和反应路径；之后，详细阐述了Pd基催化剂运行过程中高温烧结、水中毒及硫中毒等多种失活机制；最后，总结了当前低浓度甲烷完全氧化面临的主要挑战以及未来甲烷氧化催化剂的发展方向，并简要提出了Pd基催化剂的性能改善策略。     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2+、Fe2+并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明:当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

钯/泡沫镍阴极对水中微量氯贝酸的电催化氢化还原脱氯研究

氯贝酸（Clofibric acid, CA）是一种常见药品和个人护理品（PPCPs）类物质,在环境中具有持久性和稳定性.常规的水处理技术难以去除微量的CA,采用电催化氢化脱氯的方法可有效实现脱氯.本研究考察了CA初始浓度、工作电位、阴极液初始pH、反应温度、钯载量和电解质Na₂SO₄的浓度等多种因素对氯贝酸降解的影响.结果表明,CA的脱氯降解符合一级动力学方程,在工作电位为-0.85 V vs Ag/AgCl,钯负载量为0.20 mg·cm^-2,Na₂SO₄浓度为10 mmol·L^-1,初始阴极液pH为4.6,反应温度控制在303 K时,经过120 min的反应后,初始浓度为5 mg·L^-1的CA降解率达98%.因此利用钯/泡沫镍电极电催化还原降解废水中的CA具有很大的应用潜力.     

金属催化还原技术对p-二氯苯的脱氯

研究了Pd/Fe双金属体系对p-二氯苯(p-DCB)的快速催化还原脱氯处理. 结果表明, 在Pd的催化作用下,零价Fe对p-DCB具有较好的还原脱氯效率. 当Pd/Fe双金属的钯化率为0.02%,催化还原剂的用量为4g/75mL,反应90min p-DCB脱氯率达到90%以上;p-DCB的脱氯效率与溶液初始pH值、反应温度、钯化率、Pd/Fe投加量等因素有关;p-DCB在催化还原脱氯过程中先生成氯苯,而后继续脱氯生成苯.     

废旧车用载钯催化剂中钯的浸出研究

针对汽车尾气的污染,汽车排气系统都安装有含铂族金属的汽车催化剂.废旧汽车催化剂已成为铂族金属重要的二次资源.本文采用湿法浸出整体式蜂窝陶瓷汽车催化剂中的铂族金属钯.氧化焙烧废汽车催化剂除去积炭和其他有机物,再磨细过筛100目后烘干.预处理过的废催化剂用还原剂HCOOH溶液将催化剂中氧化态钯转化为单质钯,在70℃恒温下,用盐酸和氧化剂NaClO3选择性浸出钯.本文比较了几种浸出方法的结果,考察了HCl-NaClO3浸出体系的几个因素对钯浸出的影响,确定了最佳浸出条件.实验结果表明,HCl-NaClO3浸出体系在优化条件下能完全浸出催化剂中的钯,该方法可以用于钯的回收和对催化剂中的钯进行定量分析.     

电催化还原技术处理丙烯酸盐废水的研究

采用电催化还原技术处理高浓度丙烯酸盐废水,考察了离子交换隔膜、阴极材料等对丙烯酸盐转化的影响.结果表明,电催化还原技术可将废水中的丙烯酸盐高效还原为丙酸盐;反应器中加入阳离子交换隔膜有利于提高催化还原的电流效率;阴极极板材料对丙烯酸盐还原有很大影响.其中钯/泡沫镍电极（Pd/Nickel foam）的平均电流效率最高,...     

铂、钯蜂窝催化剂高温老化对甲醇深度氧化的影响

本研究对铂、钯蜂窝催化剂及分别添加助化剂CeO_2或WO_3,并于500℃、700℃、900℃或1100℃下经受热老化4h后,考察催化剂比表面、晶相结构及其对甲醇深度氧化活性、产物分布及反应动力学网络变化的情况。实验证明,添加CeO_2后,降低了铂催化剂的耐高温性能,但对钯催化剂无明显影响。添加WO_3,降低了钯催化剂对甲醇的氧化活性。经X-线衍射分析证明,在1100℃高温下,WO_3与堇青石载体中的氧化镁和氧化钙发生强相互作用,生成了相应的钨酸盐。甲醇氧化反应动力学研究表明,甲醇在新鲜和高温热老化的铂催化剂上,反应动力学网络表示式是有区别的。     

钯催化剂性能及其对燃煤烟气中多环芳烃的催化净化

考察２种制备方法所制备的系列负载Ｐｄ催化剂经不同的灼烧温度处理后,催化芳烃燃烧的活性。结果表明,方法２制备的催化剂经９００℃灼烧处理后其催化活性较好,活性组分Ｐｄ含量为０．２％（Ｗｔ）的催化剂的起燃温度和完全燃烧温度分别为２２０℃和２４０℃。但经８００℃灼烧处理后催化剂明显失活。对催化剂进行了ＸＲＤ分析,以考察各催化剂的表面物相特性。并进行了实际燃煤烟气中的多环芳烃催化治理实验。结果表明,以优化方     

五氟氯乙烷的钯催化法加氢脱氯反应研究

催化加氢脱氯是有选择性地去除氟里昂(CFCs)分子中对臭氧层有破坏作用的氯原子,将其转化成可能的替代物氢氟烃(HFCs).以活性炭为载体的负载型钯催化剂对五氟氯乙烷的选择性加氢脱氯反应具有良好的催化活性,色谱分析表明,其生成产物五氟乙烷的选择性高达99%.活性炭载体经浓硝酸氧化处理后能明显提高负载型钯催化剂的催化活性和催化稳定性.这归因于载体表面生成了较多的表面含氧官能团,有利于提高载体表面Pd的分散度,影响了催化性能.进一步地动力学研究得出,五氟氯乙烷选择性加氢脱氯反应对H2和五氟氯乙烷的表观反应级数分别为1/4和1/2.      

铅试金富集-ICP-AES法测定印刷线路板污泥中金和钯

实验采用铅试金富集得到含有贵金属合粒,经硝酸和盐酸溶解,在王水介质中利用电感耦合等离子发射光谱法（ICP-AES）测定印刷线路板污泥中金、钯的含量。实验结果表明：该方法精密度好、准确度高,金、钯的加标回收率为96.4%～108.0%、相对标准偏差（RSD,N=7）为1.73%～4.05%,可以满足印刷线路板污泥中金、钯的测定。