金钯催化剂——降解亚硝酸盐的新思路

贵⾦属钯催化剂的研究现状和发展前景_周春晖综述贵⾦属钯催化剂的研究现状和发展前景周春晖　李⼩年　葛忠华(浙江⼯业⼤学催化新材料研究室,浙江省多相催化重点实验室,杭州310014)摘要　按照反应类型介绍了现今化学⼯业中使⽤的贵⾦属钯催化剂;综述了国内外钯催化剂研究开发状况;阐明了近期及将来钯催化剂⼯业发展前景。

关键词　贵⾦属　钯　催化剂　综述贵⾦属催化剂由于其⽆可替代的催化活性和选择性,在炼油、⽯油化⼯和有机合成中占有极其重要的地位。

贵⾦属钯具有优异的催化性能。

70年前,朗格缪尔,为CO在钯上的氧化确⽴了科学基础,以及70年代以来利⽤钯等贵⾦属催化剂的汽车尾⽓净化催化转化器,这些都是催化科学技术上的重⼤发现之⼀。

钯催化剂在⽯油化学⼯业中的应⽤甚⾄超过铂催化剂。

例如,⽯油精炼中的催化重整,烷烃、芳烃的异构化反应、脱氢反应,烯烃⽣产中的选择加氢反应,⼄醛、醋酸⼄烯、甲基丙烯酸甲酯等有机化⼯原料的⽣产均离不开钯催化剂。

此外,在各类有机化学反应中如氢化、氧化脱氢、氢化裂解、偶联、氢酯基化、⼀碳化学以及汽车尾⽓净化等反应中,钯是优良的催化剂,或是催化剂的重要组分之⼀。

1　钯催化反应在现今炼油、⽯油化⼯等⼯业催化反应中,有很多的钯催化反应,尤其是氢化反应中的选择加氢,以及氧化反应中选择氧化⽣产⼄醛、醋酸⼄烯、甲基丙烯酸甲酯,均⼴泛采⽤和开发钯催化剂。

对⽯油重整反应,钯也是常选取的催化剂组分之⼀。

在脱氢反应和异构化反应中,虽多数应⽤贵⾦属催化剂,但主要是Pt,直接⽤钯的不多。

1.1　氢化反应⾦属钯是催化加氢的能⼿。

在⽯油化学⼯业中,⼄烯、丙烯、丁烯、异戊⼆烯等烯烃类是最重要的有机合成原料。

在聚合过程中,对烯烃类的纯度要求很⾼。

所以必须予以提纯。

由⽯油化⼯得到的烯烃含有炔烃及⼆烯烃等杂质,可将它们转化为烯烃除去。

由于形成的烯烃容易被氢化成烷烃,必须选择合适的催化剂来控制适宜的反应条件。

钯催化剂具有很⼤的活性和极优良的选择性,部分氢化选择性⾼,常⽤作烯烃选择性氢化催化剂。

催化还原法脱除水中硝酸盐的研究作者：彭勃何绪文来源：《科协论坛·下半月》2012年第11期摘要：目前，我国水体中的硝酸盐污染越来越严重，硝酸盐会引起婴儿高铁血红蛋白血症，还会生成具有致癌作用的亚硝胺类物质。

因此，急切需要开发去除水体中硝酸盐的方法，而化学催化还原法是目前最有前途的一种方法。

从催化还原法去除硝酸盐的原理、研究进展和存在问题等几方面进行了阐述。

关键词：硝酸盐催化还原法研究进展中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-060-021 前言随着人口增长和经济快速发展，人类生产和生活过程中产生大量含氮污染物，如氮素化肥的使用、污水灌溉、含氮工业废水的渗漏、生活污水和大气沉降过程中都会含有大量的含氮物质，打破了自然界中氮元素的正常循环，使自然界各种水体硝酸盐大大超标。

硝酸盐氮本身易被生物体吸收，也易排泄，不会构成直接危害，但它在人体低氧的环境中会还原成亚硝酸盐氮，亚硝酸盐会使血液中正常的血红蛋白氧化，不具有输送氧能力，使身体出现头晕、恶心、呼吸困难、乏力、腹泻等症状，甚至死亡。

另外，水体中的硝酸盐和亚硝酸盐还可以与胺、酰胺、氰胺类含氮有机物反应，生成具有致癌作用的亚硝胺基类物质。

1956年，我国华东地区就有了地下水被硝酸盐污染的报道。

另外，1995年张维理、田哲旭等对我国北方14个县市的地下水和饮用水情况进行调查，发现北方一些农村和城镇的地下水和饮用硝酸盐污染情况严重，主要是由于过度使用氮肥造成的。

2000年对太湖的水质情况调查发现，太湖中硝酸盐的污染情况严重，已对人类的身体健康情况构成了严重的威胁。

鉴于水体中硝酸盐污染的情况日益严峻，因此必须采取有效措施来控制、防治水体中硝酸盐的污染。

目前去除水体中硝酸盐氮的方法大致可以分为物理法、生物法和化学法，其中化学催化方法去除硝酸盐技术反应速度快，能适应不同反应条件，易于运行管理。

2 催化还原法去除水体中硝酸盐的原理水体中硝酸盐氮主要通过催化加氢来去除的，其反应机理主要是由Prusse等人提出的双金属催化还原机理。

山东高效脱氮反应器基本原理
山东高效脱氮反应器是一种利用化学反应原理将废水中氨氮转化为氮气的设备。

其基本原理是采用一种特殊的催化剂，通过氨氧化反应将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，在经过还原反应后转化成氮气排放，从而实现废水的脱氮处理。

具体来说，山东高效脱氮反应器是在水体中添加一种催化剂，通常为钯、铂、银等贵金属催化剂，通过触媒作用将氨氮催化氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，然后再通过还原反应将硝酸盐还原为氮气，完成废水中氨氮的脱除。

具体反应式如下：
氨氮+O2→NOx(亚硝酸盐和硝酸盐)。

NOx+CxHy(OH)z→N2+CO2+H2O。

其中，CxHy(OH)z是还原剂，通常为甲醇、葡萄糖等有机物。

总之，山东高效脱氮反应器利用催化剂的作用，完成了废水中氨氮转化为氮气的过程，实现了高效、低耗能的废水脱氮处理。

钯炭催化剂回收教你如何从镀金废料中提取黄金钯炭催化剂回收发现如今黄金的升值越来越快，很多朋友都喜欢收藏黄金，或是想方设法从什么地方提取黄金。

镀金废料中可以提取黄金，镀金废料中怎样提取黄金？苏诚贵金属回收公司告诉你：从废电子元件中回收黄金等稀贵金属化冶厂使用I2-Nal-H2O 体系。

对废元器件上的金镀层溶蚀，用铁置换或亚硫酸钠还原回收金。

用硫酸酸化，氯酸钾氧化再生碘。

物资再生利用研究所研究出电解退金的新工艺。

采用硫脲和亚硫酸钠作电解液，钯炭催化剂回收石墨作阴极板，镀金废料作为阳极进行电解退金。

通过电解，镀层上的金被阳极氧化为Au+后即与硫脲形成络阳离子Au[cs(NH2)]2+,随即被亚硫酸钠还原为金，沉于槽底，将含金沉淀物分离提纯获得纯金粉。

基体材料可回收镍钴。

此工艺金的回收率为97~98%。

产品金纯度>99.95%。

钯炭催化剂回收在通风良好条件下，用盐酸将废金液的pH值调整为1左右，并加热至70～80℃，在搅拌下逐次少量地加入锌粉(防止反应剧烈使溶液外溅)，至溶液由褐色变成半透明黄白色，且有大量黑色金粉沉淀为止，此时Ni、Cu、Ag也还原为金属沉淀，过滤洗涤后，浓硝酸煮沸以除去多余的Zn粉及其他金属杂质，再经提纯(用王水化成氯化金再用亚硫酸钠、草酸铵、硫酸亚铁还原出金)，或加热熔铸成锭。

也可使用铝箔置换，但废液pH值要先用氢氧化钠调至11～12，再加入剪成碎片的铝箔使其反应，铝箔加入量按每1g金加l.5～2g。

铝箔反应剧烈，搅拌溶液，回收效果好。

钯炭催化剂回收还原法在通风良好条件下，于水浴中将废液浓缩到黏稠状，再用五倍体积的热水稀释。

在不断搅拌下，加入预先用盐酸酸化的硫酸亚铁(一直加到不再析出沉淀为止)，使金呈黑色粉末状沉淀。

沉淀过滤后用盐酸酸化的蒸馏水洗涤沉淀数次，并将沉淀溶于王水制成氯金酸或将沉淀物先用盐酸，后用硝酸煮沸提纯，烘干加热至1150℃熔铸成金锭。

还原法中使用的还原剂还有硫酸亚铁铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、草酸铵等。

中科大教授发明钯金催化剂光伏效率有望大幅提升长期以来，光伏等利用太阳能热能的能源转换方式，一直面临热能转换与催化效果不强的问题。

我国科学家近期通过使用钯金催化剂，有效地解决了这一难题。

据中科大新闻网3日报道，中科大熊宇杰教授课题组发明一种金属钯纳米结构催化剂，这种催化剂具有高催化活性和太阳能利用特性，可以在室温光谱辐照下达到热反应70摄氏度下的催化转化效率，这一进展为利用太阳能替代热源驱动有机催化反应提供了可能。

该成果已发表在著名学术期刊《德国应用化学》上。

文中介绍，鉴于化石能源的过度开采和逐渐枯竭，太阳能向化学能的定向转换引起业界广泛关注。

传统的利用太阳能驱动化学反应路径是基于半导体光催化技术，然而半导体材料对于很多有机反应来说，并不具有高催化活性及选择性。

针对该问题，材料化学家们提出通过结合金属的催化活性和光学特性来实现有机催化反应的思路，有望替代传统热催化方法。

金属钯是一种高效催化剂，然而与常见的金银相比，其纳米结构的局域表面吸光截面小，且响应光谱范围局限在紫外波段，给太阳能利用带来巨大困难。

针对这一挑战，熊宇杰课题组设计了具有内凹型结构的金属钯纳米晶体，通过结构对称性的降低和颗粒尺寸的增大，使其能够在可见光宽谱范围内吸光，吸光后的光热效应足以为有机催化反应提供热源。

该设计的独特之处在于，纳米结构的尖端棱角处具有超强的聚光能力从而产生局部高温，同时棱角处也是催化反应的高活性位点，实现了太阳能利用和催化活性在空间分布上的合二为一。

与此同时，国际市场现货钯金价格也在沉寂了半年后再现升势。

3月3日，现货钯金价格连续第六个交易日上涨，收盘报每盎司829.97美元，创造了去年9月18日以来的新高。

2月20日以来，钯金价格已上升了6.38%，离近15年来的最高点仅差9%。

由于全球第一大钯金生产国俄罗斯局势不稳，导致全球钯金的供应紧张，加之主要汽车厂商对钯金的需求强烈，使得钯金价格近期走强。

同时，受益于全球最大黄金消费国印度减税预期，印度3月海外黄金购买量达到100吨，大幅高于2月的25吨，并带动国际贵金属价格上行。

金钯催化剂——降解亚硝酸盐的新思路2016-04-16 12:22来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部降解亚硝酸盐示意图莱斯大学科学家发现一种新型的催化剂，能迅速有效的分解亚硝酸盐，有可能解决因农业化肥的过度使用造成的饮用水无机物污染。

亚硝酸盐及硝酸盐是常存在于地下水和地表水电镀无机化合物。

此类化合物有害人体健康，环保部门制定了严格的标准，限制饮用水中的亚硝酸盐及硝酸盐含量。

现在人们虽然可以采用过滤器或树脂等手段去除这些无机物，但成本非常高。

“这是一个很大的问题，特别对于农业国家，他们没有什么特别的好办法处理”，莱斯大学化学与生物分子工程教授Michael Wong说：“我们小组研究了很多年金钯纳米催化剂。

先前主要测试它们在氯化物溶剂中的反应，后来无意中做了些催化处理亚硝酸盐的研究，发现效果不错，就集中精力做了系列探索。

”催化剂是分子世界的媒介，它们通常促使反应物有效碰撞，从而促发反应，但反应过程中它们本身并不被消耗。

在最新发表的研究论文中，Michael Wong的研究小组发现，对于降解亚硝酸盐的反应，金钯纳米催化剂的效果优于现有的催化剂好几倍。

这种纳米粒子由固体金核，外面部分覆盖钯组成。

在过去十年，Michael Wong小组已经发现金钯组成的纳米结构催化剂对于处理降解含氯污染物非常有效，将其扩展到亚硝酸盐处理仍然有效，但具体的反应机理还未知。

“这些化合物中不含氯，所以反应机理完全不同”，Wong说，“目前我们还不清楚金钯是如何产生协同效应的，为什么两者共同作用能极大的缩短处理亚硝酸盐的时间，为什么钯纳米粒子覆盖面积在80%左右时催化效率急剧提高，我们现在提出了几种可能的机理解释，正在做验证。

”他说，对于亚硝酸盐的降解反应，具有最佳配比的金钯纳米催化剂催化效果是纯钯纳米催化剂的15倍，钯/氧化铝催化剂的7.5倍。

他们小组设想，可以将金钯催化剂制成一个个小的过滤单元，然后连接到水龙头上，从而极大的降低净化水的成本。