载钯二氧化钛纳米管的制备及其催化活性研究(6)
图2-1 TiO2纳米管制备流程图
2.2.2 载钯TiO2纳米管（Pd/TNT）的制备
本文采用浸渍法在TNT表面沉积贵金属Pd制备出载钯TiO2纳米管（Pd/TNT）；在90℃恒温水浴加热下，在制得的TiO2纳米管中加入适量蒸馏水搅拌成乳浊液，滴入氯化钯溶液，持续搅拌至TiO2纳米管呈糊状后，继续滴加氯化钯溶液，重复上述步骤至氯化钯全部加完。将得到的糊状物置于60℃烘箱中烘干2h后,将所得粉末置于研钵中研磨成细腻粉末。将所得粉末置于马弗炉中焙烧3h, 以制得Pd/TNT。
2.2.3 载钯P25（Pd/P25）的制备
P25表面沉积贵金属Pd制备出载钯P25纳米颗粒（Pd/P25）亦采用2.2.2中所述浸渍法。
2．3 表征方法
2.3.1 X射线衍射分析（XRD）
XRD分析使用北京普析通用公司XD-3型X射线衍射仪，辐射源为Cu钯。操作条件：管电压35KV、管电流20mA，扫描范围：20°~80°。
2.3.2 透射电子显微镜分析（TEM）
TEM分析使用日本电子公司JEM-2100型透射电镜，操作电压为200kV。
2．4 催化剂加氢催化性能分析方法
2.4.1 加氢催化反应实验装置及实验方法
实验在自制的三口烧瓶加氢催化反应器中进行。向加氢催化反应器中加入200ml的Cr(VI)溶液（100ppm），加入催化剂（依照具体组别而定），曝氢气（40ml/min），在常温常压下进行搅拌，分别间隔0、10、20、30、60、90、120min取一次样。
2.4.2 Cr(VI)浓度分析法
本实验通过紫外分光光度法测量Cr(VI)的浓度。通过全波长扫描可知，在540nm时出现Cr(VI)溶液的最大吸收峰，因此本实验采用紫外分光光度法测量Cr(VI)的浓度。测量方法是每隔10、20、30、60、90、120min从加氢催化反应器中取样，离心后测在540nm下测其吸光度，结合标准曲线求出Cr(VI)的浓度。
图2-2 Cr(VI)标准曲线
2.4.3 TiO2纳米管加氢催化活性评价方法
（1）去除率
TiO2纳米管的加氢催化活性可以由Cr(VI)的去除率来评价。Cr(VI)的去除率可以用式(2-1)计算：
(2-1)
式中：C0 为Cr(VI)的初始浓度，mg/L；C为加氢催化反应t时间后Cr(VI)的浓度，mg/L。
（2）表观速率常数Kapp
表观速率常数Kapp也是常用于评价加氢催化剂活性的指标之一。当Cr(VI)的浓度较低时，TiO2纳米管加氢催化降解Cr(VI)的反应符合准一级反应动力学方程，速率方程如（2-2）所示：
（2-2）
其中C0、C、k分别代表Cr(VI)的起始浓度、反应t时间后Cr(VI)的浓度、一级反应速率常数。利用此公式，以Ln(C0/C)为纵坐标，t为横坐标对数据进行拟合，进而求出反应速率常数k。
3 实验结果与讨论
3．1 催化剂的表征结果及讨论
3.1.1 X射线衍射分析（XRD）
图3-1分别显示了TNT与 P25载钯前与载钯后的XRD图样。可以发现，Pd/TNT样品分别在2θ为24.7、28.4和48.7°处出现衍射峰，这表明载钯TNT为单晶锐钛矿（H2Ti3O7•xH2O）结构。而Pd/TiO2样品分别在2θ为25.4、27.5、37.9、48.7、54.0、55.2和62.8°处出现衍射峰，这表明载钯TiO2纳米粉末为锐钛矿与金红石晶型。
图3-1 TNT的XRD图
3.1.2 透射电镜分析（TEM）
图3-2、图3-3分别为TNT载钯前与载钯后以及P25载钯前与载钯后的TEM图样。可以发现，Pd/TNT样品的纳米管管长为80-150nm，管径为8-10nm。从图样中可以清晰地发现球形钯颗粒附着在TNT的外表面。与 Pd/TiO2进行对比可以明显发现，Pd/TNT中的钯颗粒粒径更小、在材料表面分散度更高。
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