-15 材料的孔容； (5) 将步骤（3)中所得的材料浸渍于步骤（4)所得的溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先 后在KKTC和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱水作用下，蔗糖脱水成碳； (6) 进行二次灌碳，配置蔗糖、硫酸混合溶液，其中蔗糖的体积通过步骤（3)中所得 Pd-Cu/SBA-15材料的孔容扣除步骤（5)中灌入的碳体积后确定； (7) 将步骤（5)中所得的材料浸渍于步骤（6)所得的溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先 后在100°C和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱水作用下，二次灌入的蔗糖脱水成碳； (8) 将步骤（7)中得到的材料置于管式炉中，于700°C下热解碳化3h，得到孔道中为无 定型碳的Pd-Cu/SBA15/C材料； (9) 最后，将步骤（8)中得到的材料Pd-Cu/SBA15/C材料置于5%HF溶液中，搅拌12小 时，将SBA-15刻蚀，得到PcU Cu纳米颗粒均匀嵌入在碳墙壁上的介孔碳材料Pd-Cu/mC 图1为实施例2中制得催化剂的TEM图，图中阴影部分即为嵌入碳壁上的金属颗粒。
[0021] 实施例3 (1) 首先，配置含0. 5g/LPd元素和0. 25g/LCu元素的氯化钯和硝酸铜混合水溶液待 用； (2) 其次，将Ig SBA-15加入到20 mL步骤（1)中所得水溶液中（50 g/L)搅拌3 h，然 后过滤，洗涤，60°C干燥； (3) 接着，将步骤（2)中所得样品置于管式炉中，在氮气氛围下400 °C下煅烧I h，继而 在氢气氛围下400°C还原3h，继而即可得到均匀分散的Pd-Cu/SBA-15材料； (4) 然后，配置蔗糖、硫酸混合溶液，其中蔗糖的体积为步骤（3)中所得Pd-Cu/SBA-15 材料的孔容； (5) 将步骤（3)中所得的材料浸渍于步骤（4)所得的溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先 后在KKTC和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱水作用下，蔗糖脱水成碳； (6) 进行二次灌碳，配置蔗糖、硫酸混合溶液，其中蔗糖的体积通过步骤（3)中所得 Pd-Cu/SBA-15材料的孔容扣除步骤（5)中灌入的碳体积后确定； (7) 将步骤（5)中所得的材料浸渍于步骤（6)所得的溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先 后在100°C和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱水作用下，二次灌入的蔗糖脱水成碳； (8) 将步骤（7)中得到的材料置于管式炉中，于900°C下热解碳化3h，得到孔道中为无 定型碳的Pd-Cu/SBA15/C材料； (9) 最后，将步骤（8)中得到的材料Pd-Cu/SBA15/C材料置于5%HF溶液中，搅拌12小 时，将SBA-15刻蚀，得到PcU Cu纳米颗粒均匀嵌入在碳墙壁上的介孔碳材料Pd-Cu/mC 表1为实施例1至3中制得电催化剂Pd-Cu/mC的结构参数。
[0022]表 1
对实施例中制备的电催化剂进行实验室电催化脱氮实验，电解液为含500mg/L氮的硝 酸钠和0. lmol/L的硫酸钠混合溶液，采用电化学工作站测定脱氮效果，将电催化剂制成工 作电极，铂片电极作为对电极，标准甘汞电极为参比电极。分别使用紫外分光法、N-(l-萘 基）_乙二胺光度法和纳氏试剂法测定电解液中硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮的浓度。实施例中 制备的电催化剂的脱氮效率如表2所示。
[0023] 表2为实施例1至3中制得的脱氮电催化剂Pd-Cu/mC脱氮效率及反应选择性。
[0024] 表 2
上述实验结果表明：
在上述反应条件下，本发明实施例2在700°C碳化所制备的脱氮电催化剂Pd-Cu/mC具 有最高的硝酸盐去除率和良好的氮气选择性。
[0025] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种金属纳米颗粒均匀嵌入孔壁结构的有序介孔碳电催化剂的可控制备方法，其特 征在于具体步骤如下： (1) 配置氯化钯和硝酸铜的混合溶液； (2) 将介孔氧化硅材料SBA-15浸渍于步骤（1)所得的溶液中，搅拌后，过滤、洗涤、干 燥； (3) 将步骤（2)制得的材料煅烧、还原，得到均匀分散的Pd-Cu/SBA15 ; (4) 配置蔗糖、硫酸混合溶液，将步骤（3)中所得的Pd-Cu/SBA15浸渍于蔗糖、硫酸混合 溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先后在100°C和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱水作用 下，蔗糖脱水成碳； (5) 进行二次灌碳，配置蔗糖、硫酸混合溶液，将步骤（4)中所得的材料浸渍于蔗糖、硫 酸混合溶液中，搅拌均匀后置于烘箱中先后在100°C和160°C分别干燥6小时，在硫酸的脱 水作用下，二次灌入的蔗糖脱水成碳； (6) 将步骤（5)中得到的材料置于管式炉中，热解碳化，得到孔道中为无定型碳的 Pd-Cu/SBA15/C 材料； (7) 将步骤（6)中得到的Pd-Cu/SBA15/C材料置于5%HF溶液中，搅拌8-12小时，将 Pd-Cu/SBA15/C刻蚀，得到PcU Cu纳米颗粒均匀嵌入在碳墙壁上的介孔碳材料Pd-Cu/mC。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1)中所述氯化钯和硝酸铜水溶 液中 PcU Cu 的浓度分别为 0? 5~5g/L、0. 25~2. 5g/L。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)中所述介孔氧化硅材料 SBA-15的投加量为5~50 g/L，金属钯负载量为1%~10%。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)中所述的浸渍时间为4~8 h。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3)中煅烧氛围为氮气，还原氛 围为氢气，煅烧温度为300~500°C，煅烧时间为0. 5-1. 5小时，还原时间为2. 5-3. 5小时。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4)中蔗糖、硫酸混合溶液中蔗 糖的体积应与步骤（3)所得材料的孔容一致。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5)中蔗糖的体积通过步骤（3) 中所得Pd-Cu/SBA-15材料的孔容扣除步骤（4)中灌入的碳体积后确定。8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（6)中碳化氛围为氮气氛围，碳 化温度为500~900 °C，碳化时间为3~5 h。9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所得有序介孔碳电催化剂为Pd-Cu/ mC，其中，Pd-Cu以合金形式存在。10. 根据权利要求9 1所述的制备方法，其特征在于所述有序介孔碳电催化剂Pd-Cu/ mC的孔道为二维六方结构，孔径分布范围为3~5 nm，比表面积为800~1500 m2/g，孔容范围 为 0? 4~0. 9 cm3/g。
【专利摘要】本发明涉及一种具有金属纳米颗粒均匀嵌入孔壁结构的有序介孔碳及其可控制备方法。包含如下步骤：（1）配置氯化钯和硝酸铜的混合溶液；（2）将介孔氧化硅材料SBA-15浸渍于步骤（1）所得的溶液中，搅拌后，过滤、洗涤、干燥；（3）将步骤（2）制得的材料煅烧还原，得到均匀分散的Pd-Cu/SBA15；（4）使用蔗糖作为碳源，分两次向步骤（4）制得材料的孔道中灌入蔗糖、硫酸的混合溶液，热解碳化蔗糖，得到孔道中为无定型碳的Pd-Cu/SBA15/C材料；（5）将步骤（4）制得的材料置于5%HF溶液中，搅拌过夜，将SBA15刻蚀，得到Pd、Cu纳米颗粒嵌入在碳墙壁上的介孔碳材料Pd-Cu/mC。该制备方法的工艺简单，成本较低，制得的催化剂Pd-Cu/mC孔道均一有序、比表面积大，孔径分布窄，催化组分分散性好，导电性较好，催化活性高。
【IPC分类】B01J23/89, B01J35/10, H01M4/92
【公开号】CN104941661
【申请号】CN201510310771
【发明人】范建伟, 陈旺源, 冉献强, 腾玮, 杨建平, 王晓敏, 勾晓, 张颖纯, 白楠
【申请人】同济大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月9日