[發(fā)明專利]一種三維有序大孔結(jié)構的La0.6Sr0.4Fe0.8Bi0.2O3、合成方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006295.4
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102600855A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 戴洪興;趙振璇;鄧積光;劉雨溪;石鳳娟
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J35/10;B01D53/90;B01D53/72
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發(fā)明涉及一種三維有序大孔La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Bi_0.2O₃、合成方法和應用于氧化消除甲苯的催化劑，具體涉及到合成出具有單相正交晶相結(jié)構的三維有序大孔La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Bi_0.2O₃，此結(jié)構有效提高了催化劑的比表面積和氧化還原能力，因此提高了La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Bi_0.2O₃氧化甲苯的催化性能，屬于催化技術領域。

發(fā)明背景

揮發(fā)性有機化合物(VOC)是指熔點低于室溫、沸點范圍在50-260℃之間的揮發(fā)性有機物的總稱，并且有濃度低、活性強、危害大等特點，甲苯便是其中一種，尤其威脅到人類健康，干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)，可導致各種急性和慢性病，甚至還能致癌。目前包括甲苯在內(nèi)的VOC是繼SO₂、NO_X及氟里昂之后，受到世界各國普遍重視的大氣污染物，各國政府已經(jīng)或正在制定嚴格的法律法規(guī)來控制其排放。因此，研究和開發(fā)高效消除VOC的方法和催化技術已成為全球研究熱點。

VOC的治理方法主要有物理法和化學法。物理法包括吸附法、冷凝法、膜分離法等，這是一種非破壞性的方法，因此易引起二次污染；化學法包括焚燒法、等離子體法、生物法、光催化法和熱催化法等，都屬破壞性的方法，VOC去除率高。其中催化法為目前公認的最有效消除VOC的手段，催化劑的活性和穩(wěn)定性是實現(xiàn)該過程的核心所在。負載型貴金屬催化劑對VOC完全氧化反應的低溫催化活性最好，但其價格昂貴。賤金屬(復合)氧化物也具有催化活性，雖然其低溫催化活性低于負載型貴金屬催化劑的，但價格便宜。在賤金屬復合氧化物中，鈣鈦礦型氧化物(ABO₃)對VOC氧化反應顯示出較好的高溫催化活性。但迄今為止，有極少數(shù)文獻報道采用鈣鈦礦型氧化物催化降解甲苯。一些研究顯示，ABO₃是一類具有結(jié)構缺陷(陰離子或陽離子空位)的復合氧化物，屬于完全氧化型催化材料。在已研究過ABO₃的催化劑中，將A位和B位陽離子用其他金屬陽離子部分取代能有效提高催化活性。其中(La_1-xA′_x)(M_1-yB′_y)?O_3-δ(A′＝Sr，Ba，Ca，Ce；M＝Co，Mn，F(xiàn)e；B′＝Cu，Bi，Ni)具有較好的催化活性(M.A.et?al.，Chem.Rev.2001，101：1981-2017)。Balasin-Aubé等將A位摻雜少量Sr²⁺后觀察到La_0.8Sr_0.2MnO_3+x對甲苯、苯、乙醇、丙醛、乙酸乙酯、甲乙酮等氧化反應的催化活性高于未摻雜的錳酸鑭(V.Blasin-Aubé?et?al.，Appl.Catal.B.2003，43：175-186)；Huang等(H.Huang?et?al.，Catal.Commun.，2008，9：55-59)將La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃制成納米粒子并用于丙醇、甲苯和環(huán)己烷的氧化反應，結(jié)果顯示部分Sr²⁺取代的催化劑具有較高的催化活性。Rousseau等(S.Rousseau?et?al.，Appl.Catal.B.2009，88：438-447)用異價離子同時取代LaCoO₃中的A、B位得到La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO₃，研究結(jié)果表明Sr和Fe離子同時取代可顯著提高催化劑對甲苯氧化反應的催化活性。鄧等(G.Deng?et?al.，Electrochimica?Acta，2009，54：3910-3914)報道過采用草酸燃燒法合成出單相La_1-xSr_xFeO₃化合物，與La_0.8Sr_0.2FeO₃相比，La_0.6Sr_0.4FeO₃具有較好的電化學儲氫性能。若能在La_1-xSr_xFeO₃中的B位摻雜一定量的Bi，使Fe和Bi離子的多種氧化態(tài)共存，可增強其氧化還原(Redox)能力，有利于促進催化劑的氧化還原過程，從而改善其催化活性。