一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd‑IL/AC催化剂及其制备方法和应用，属于废水治理技术领域。为了解决现有的催化活性和稳定性差的问题，提供一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd‑IL/AC催化剂及制备方法和应用，按照负载量称取相应的可溶性钯盐和离子液体原料及载体活性炭上，得到固液混合物样品；再进行干燥处理后在氢气气氛下继续还原处理，得到相应的催化加氢Pd‑IL/AC催化剂。该催化剂的载体为活性炭；第一组分为Pd，第二组分为IL，IL为一种离子液体。本发明专利技术具体钯催化剂比表面积大、金属分散性和热稳定性好，且具有催化的活性和稳定性高的效果。

A Pd-IL/AC Catalyst for Catalytic Hydrogenation of Halogenated Aromatic Hydrocarbons and Its Preparation and Application

The invention relates to a catalytic hydrogenation Pd IL/AC catalyst for halogenated aromatic hydrocarbons and a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of wastewater treatment. In order to solve the problem of poor catalytic activity and stability, a kind of Pd_IL/AC catalyst for catalytic hydrogenation of halogenated aromatic hydrocarbons and its preparation method and application were provided. Soluble palladium salts and ionic liquid raw materials and carrier activated carbon were selected according to the load, and solid-liquid mixture samples were obtained. After drying, the catalyst was further reduced in hydrogen atmosphere, and the corresponding results were obtained. Pd-IL/AC catalyst for catalytic hydrogenation. The support of the catalyst is activated carbon, the first component is Pd, the second component is IL, and IL is an ionic liquid. The palladium catalyst of the invention has large specific surface area, good metal dispersion and thermal stability, and high catalytic activity and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂及其制备方法和应用，属于废水治理

技术介绍
卤代酚类化合物在化工、医药等行业是非常常用的化工原料和有机溶剂。在农药、染料中也有被大量使用。但是这类化合物是一类在环境中难以降解的有机化合物，污染生态环境，同时也被人们认为具有致癌、致畸、致突变的效应，而且对日常人体的健康也有很大的影响。由于该有机物中含有氯元素，而氯元素对环境的污染有很大的影响，因此，若将化合物中的氯元素除去，就能有效降低其毒性响。2-氯酚(2-CP)、2,4二氯苯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)等有机化合物被我国环保局和EPA(美国环保局)所重视，列入继续处理的黑名单之中。催化加氢脱氯(hydrodechlorination，HDC)属于化学还原技术中的一种，该技术是利用催化剂所提供的活性氢来取代卤代酚中的卤原子以达到对苯酚的脱氯。HDC是通过催化加氢将氯酚还原并且生成无污染可回收的化合物，这样不仅可以除去卤代有机物，而且可以回收生成物，收集在此利用。为了能更有效的去除污染物，制备稳定性高，催化性强，选择性好等优异性能的催化剂是非常重要的。离子液体不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大，且其热容大、蒸汽压小、性质稳定，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性，在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛的应用。由于离子液体能溶解部分过渡金属，因而为氢化反应中运用离子液体打下了良好基础。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂及其制备方法和应用，解决的问题是如何提高催化剂活性和稳定性使提高对卤代芳烃物的催化能力。本专利技术的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂，其特征在于，催化剂的载体为活性炭；第一组分为Pd，第二组分为IL，IL为一种离子液体。在上述催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂中，作为优选，所述IL为1-丁基-3-甲基咪唑三氯乙酸盐。所述IL提高了Pd纳米颗粒的分散度，提高催化的活性和稳定性；改变了Pd的表面化学状态，有利于调变Pd0和Pd2+的比例，适用不同的加氢反应。在上述催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂中，作为优选，所述催化剂的钯负载量为载体的1％，离子液体负载量为载体的20％。这样的配比达到了合适的Pdn+/Pd0比例，使得加氢脱氯效果大幅提升，且合适的ILx+-Pd0比例使催化剂变得稳定。本专利技术中所说的卤代芳烃可以是单取代或多取代的方式，如氯代苯酚、溴代苯酚或二氯苯酚等，还可以是卤代的多环芳烃物等。本专利技术的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、按照负载量称取相应的可溶性钯盐和离子液体原料，溶解于有机溶剂中搅拌混合均匀后，取出液体混合物，等体积浸渍在载体活性炭上，得到固液混合物样品。B、将上述步骤A得到的固液混合物样品进行干燥处理；C、将上述步骤B干燥处理后的固液混合物样品在氢气气氛下继续还原处理，得到相应的催化加氢Pd-IL/AC催化剂。在上述的催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂的制备方法中，作为优选，步骤B中所述干燥处理的干燥温度为70℃-85℃，干燥时间为8-10h。在上述的催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂的制备方法中，作为优选，步骤C中所述氢气气氛的氢气温度为180℃-200℃，还原处理的时间为1-3h。本专利技术的目的之三是通过以下技术方案得以实现的，一种上述催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂的应用，其特征在于，所述催化加氢Pd-IL/AC催化剂用于卤代芳烃物的催化加氢脱氯，所述催化加氢脱氯采用的氢源选自氢气或甲酸-甲酸钠。氢气作为氢源，清洁、无污染、效率高、存储及输送性能好；而甲酸-甲酸钠作为氢源，相对于高压氢气，安全方面有很大优势。此外甲酸-甲酸钠具有良好的选择还原性，反应条件温和，后处理简便。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.钯催化剂比表面积大、金属分散性和热稳定性好。2.离子液体提高了Pd纳米颗粒的分散度，提高催化的活性和稳定性，离子液体改变了Pd的表面化学状态，有利于调变Pd0和Pd2+的比例，适用不同的加氢反应。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的Pd-IL/AC催化剂的扫描电镜照片(标尺20nm)。图2是本专利技术实施例1制备的Pd-IL/AC催化剂的扫描电镜照片(标尺50nm)。图3是本专利技术实施例1制备的Pd-IL/AC催化剂的FTIR图谱。图4是本专利技术实施例1制备的Pd-IL/AC催化剂的活性考察结果。具体实施方式下面通过具体实施例和附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但是本专利技术并不限于这些实施例。实施例一1、催化剂Pd-IL/AC制备：用电子天平称取1g活性碳，向圆底烧瓶中加入0.2g离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑三氯乙酸盐)、1.67mlH2PdCl4(0.1g/ml)溶液以及足够的有机溶剂(无水甲醇)，40℃下搅拌1h，后等体积浸渍在1g活性炭上。将产物放置在100℃干燥箱中干燥8h，研磨，然后将研磨后产物在管式炉中还原(H2气氛，200℃)，还原后研磨。最终得到钯负载离子液体活性碳，命名为Pd-IL/AC催化剂。2、称取0.8g底物四氯苯酚(4-CP)溶解于100ml去离子水中，再倒到容量瓶中；3、取10ml水于干净的圆底烧瓶中，同时加入10ml配置好的底物(8g/L)、10ml配置好的甲酸-甲酸钠溶液(1mol/L-0.8mol/L)，加入磁子，最后加入Pd-IL/AC催化剂0.05g。4、反应条件为：30℃水浴，开启搅拌，同时开始计时。5、反应时间为120min，在10、20、30、60、120min取样，并进行气相色谱分析样品组成。6、氯代苯酚降解率为99％，产物苯酚90％，环己酮8％，环己醇1％。随机选取上述得到的相应产品进行相应的测试，测试结果如图1-图4所示，具体可以看出，图1表明IL降低了Pd纳米颗粒的尺寸并且提高了Pd纳米颗粒的分散度。图2表明，IL降低了Pd纳米颗粒的尺寸并且提高了Pd纳米颗粒的分散度。图3表明IL已经负载在载体上。图4表明制备的Pd-IL/AC催化剂对于氯代芳烃物的催化加氢脱氯有很好的效果。实施例二1、催化剂Pd-IL/AC制备：用电子天平称取1g活性碳，向圆底烧瓶中加入0.2g离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑三氯乙酸盐)、1.67mlH2PdCl4(0.1g/ml)溶液以及足够的有机溶剂(无水甲醇)，40℃下搅拌1h，后等体积浸渍在1g活性炭上。将产物放置在100℃干燥箱中干燥8h，研磨，然后将研磨后产物在管式炉中还原(H2气氛，200℃)，还原后研磨。最终得到钯负载离子液体活性碳，命名为Pd-IL/AC催化剂。2、称取0.8g底物四氯苯酚(4-CP)溶解于100ml去离子水中，再倒到容量瓶中；3、取10ml水于干净的圆底烧瓶中，同时加入10ml配置好的底物(8g/L)、10ml配置好的甲酸-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd‑IL/AC催化剂，其特征在于，该催化剂的载体为活性炭；第一组份为Pd，第二组分为IL，IL为一种离子液体。

【技术特征摘要】
1.一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂，其特征在于，该催化剂的载体为活性炭；第一组份为Pd，第二组分为IL，IL为一种离子液体。2.根据权利要求1所述催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂，其特征在于，所述IL为1-丁基-3-甲基咪唑三氯乙酸盐。3.根据权利要求1所述催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂，其特征在于，所述钯的负载量为载体的1％，离子液体的负载量为载体的20％。4.一种催化卤代芳烃物的催化加氢Pd-IL/AC催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、按照负载量称取相应的可溶性钯盐和离子液体原料溶解于有机溶剂中搅拌混合均匀后，取出液体混合物，等体积浸渍在载体活性炭上，得到固液混合物样品。B、将上述步骤A得到的固液混合物样品进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嵘嵘，周泽华，郑建丽，储楚，王施婷，陈晶晶，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33