[發(fā)明專利]一種具有高催化氧化活性LaCoO3

有效

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• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111468131B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅永晉;林代峰;陳慶華;黃寶銓;楊松偉;薛琿;錢慶榮
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明公開一種具有高催化氧化活性LaCoO₃催化劑的合成方法。其特征在于：將竹粉預(yù)處理后與硝酸鑭和硝酸酸鈷制成混合溶液，經(jīng)攪拌、烘干、低溫煅燒制備出鈣鈦礦型LaCoO₃；所述的方法在不同的pH溶液中預(yù)處理去除Na和K等雜質(zhì)；在制備過程中加入適量的竹粉，起到絡(luò)合金屬鑭鹽和鈷鹽，使其在低溫煅燒的情況下就能夠形成晶相較純的鈣鈦礦型LaCoO₃催化劑。采用該方法制備的LaCoO₃催化劑鈣鈦礦結(jié)晶度高，形成鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)所需溫度較低，催化氧化性能高，制備工藝簡易，原料易得，有利于降低鈣鈦礦合成成本，提高了生物合成的LaCoO₃在多相催化領(lǐng)域的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦型LaCoO₃制備領(lǐng)域，具體涉及一種具有高催化氧化活性LaCoO₃催化劑的合成方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦型氧化物是指通式為ABO₃結(jié)構(gòu)的一系列氧化物，A位一般為堿土或稀土元素，B位一般為過渡金屬元素，O代表氧元素。鈣鈦礦型氧化物因結(jié)構(gòu)中元素的可調(diào)變性，具有豐富的物理化學特性，可作為高溫超導、負熱膨脹、快離子導體、鐵電和多相催化材料。特別是作為催化材料，因為其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，價格低廉，催化活性較高等優(yōu)點，有望成為貴金屬的替代品。但鈣鈦礦型氧化物因為其合成溫度較高，易使納米顆粒長大團聚，導致比表面積較低，減少催化活性位點，這制約了鈣鈦礦型氧化物作為催化劑在多相催化領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

鈣鈦礦型氧化物的常見制備方法有高溫固相法、共沉淀法、溶膠凝膠法和溶劑熱法。這些傳統(tǒng)方法都處在一些不足，如高溫固相法合成溫度高達1000℃，對合成溫度較高；共沉淀法、溶膠凝膠法需要復雜的工藝過程，調(diào)控pH和溫度等參數(shù)；溶劑熱法需要用到有機溶劑，且對設(shè)備要求的安全性較高。因此，改進現(xiàn)有的合成方法，使制備工藝簡單，合成溫度較低是具有重要的意義。

生物質(zhì)是一種可再生資源，在金屬或金屬氧化物納米材料的合成及應(yīng)用領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注，因其價格低廉，屬于綠色合成范疇。賈立山課題組利用甘蔗渣合成鈣鈦礦LaCoO₃（201510180887.1），雖然能夠降低生產(chǎn)成本和簡化工藝，但合成過程中還要預(yù)分解（400℃，2h），最終的煅燒溫度也比較高（600-800℃），且合成的鈣鈦礦比表面積較低（最大的達到11.7m²/g），還有其他微弱的雜峰。另有李清彪課題組利用植物質(zhì)提取液（茶葉、芳樟葉和側(cè)柏葉）來合成鑭基鈣鈦礦（201711366602.9），在500℃就能合成晶相純的鈣鈦礦，但是在用植物質(zhì)提取液的制備過程中又增加了步驟，同時植物質(zhì)的濾渣還需要處理。而且，生物質(zhì)中含有一些礦物質(zhì)金屬，比如鈉和鉀，這些在生物合成的過程中會殘留在鈣鈦礦催化劑上，會嚴重影響合成的催化劑性能，降低其應(yīng)用價值。

綜上所述，雖然用生物質(zhì)來綠色合成鈣鈦礦，一定程度上克服了合成鈣鈦礦的不足，但是尋求一種在較低溫度和簡化合成工藝制備出高催化氧化性能的鈣鈦礦催化劑還是有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上的問題，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種具有高催化氧化活性LaCoO₃的合成方法，這種合成方法可以有效去除生物質(zhì)中不利的礦物質(zhì)，工藝簡單，能在較低的煅燒溫度（500℃）得到較高催化氧化能力的鈣鈦礦型LaCoO₃催化劑。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的采用技術(shù)方案具體包括以下步驟：

S1) 竹粉預(yù)處理

將竹粉倒入無水乙醇和去離子水的混合液中，調(diào)節(jié)混合液pH值，攪拌、離心、干燥、研磨，得到預(yù)處理的竹粉，待用。

S2) LaCoO₃的合成

1)將步驟S1預(yù)處理過的竹粉、硝酸鑭和硝酸鈷倒入燒杯中，隨后在攪拌下加入去離子水，攪拌均勻得到混合物；