[发明专利]一种改性钙钛矿型催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性钙钛矿型催化剂为ABO₃结构，其中A为La_1‑xM_x，x＝0或0.5，M为Sr、Ce、Ba、Ca中的一种，B位为Mn、Co、Cr、Fe、Ni的一种或两种。该催化剂的制备方法，包括以下步骤：一、按照A与B摩尔比为1:0.8～1:1.2的比例将A的金属盐与M的金属盐混合，按照溶胶凝胶法负载在载体上，干燥、焙烧，制备出ABO₃钙钛矿型材料；二、将步骤一制备的钙钛矿催化材料浸渍在酸性溶液中；三、将步骤二中获得的材料用蒸馏水或去离子水进行洗涤，当PH为中性时，置于烘箱中在进行干燥，所获材料即为改性钙钛矿催化剂。制备的改性钙钛矿型催化剂的催化活性相比于原钙钛矿型催化剂显著增加，同时也保留了钙钛矿材料的优异的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及一种改性钙钛矿型催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。

背景技术

目前，挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOCs)已经成为空气中污染物的主要来源之一。其来源十分广泛，石油加工、涂料、皮革合成、电子、印刷、烤漆、制药、汽车尾气等行业生产过程中均有大量VOCs产生，且大多具有刺激性气味，有致畸、致癌、致突变作用，对大气环境、动植物生长及人体健康危害巨大。因此对VOCs的控制治理是现代环境工作的重点之一。催化燃烧是一种有效的低温VOCs净化技术，而在整个催化燃烧技术体系中，催化剂占有核心地位，催化剂性能的优劣直接影响催化效果。

贵金属催化剂通常与过渡金属相比具有较高的催化活性，但成本高且热稳定性低。而钙钛矿催化剂由于其组成灵活、氧化还原性好、热稳定性好等特点，已成为在多相催化领域中目前研究最多的混合氧化物体系。然而在VOCs的催化处理中与贵金属相比其仍然存在低温催化活性较低的问题。因此，钙钛矿型催化剂在工业应用中受到限制。

众多研究结果表明，VOCs的催化氧化反应一般在催化剂的表面进行，而钙钛矿结构的原生表面则优先被A位元素占据，而A位离子主要起着催化剂晶体的骨架和稳定结构的作用并不具有催化活性。因此，如果可以从ABO₃中选择性地除去部分A位阳离子，暴露出高活性B位元素，则所得材料的催化活性相比于原钙钛矿催化剂可显著增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种改性钙钛矿型催化剂及其制备方法，从ABO₃中选择性地除去部分A位阳离子，暴露出高活性B位元素，使得制备的改性钙钛矿型催化剂的催化活性相比于原钙钛矿型催化剂显著增加，同时也保留了钙钛矿材料的优异的耐高温性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种改性钙钛矿型催化剂，所述改性钙钛矿型催化剂为ABO₃结构，其中A为La_1-xM_x，x＝0或0.5，M为Sr、Ce、Ba、Ca中的一种，B位为Mn、Co、Cr、Fe、Ni的一种或两种。

同时，本发明还提供了一种改性钙钛矿型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照A与B摩尔比为1:0.8～1:1.2的比例将A的金属盐与M的金属盐混合，按照溶胶凝胶法负载在载体上，干燥、焙烧，制备出ABO₃钙钛矿型材料；

(2)将步骤(1)制备的钙钛矿催化材料浸渍在酸性溶液中；

(3)将步骤(2)中获得的材料用蒸馏水或去离子水进行洗涤，当PH为中性时，置于烘箱中在进行干燥，所获材料即为改性钙钛矿催化剂。

优选地，所述步骤(1)中干燥温度为105～120℃，干燥时间为6～10h，焙烧温度为500～700℃，焙烧时间为4～6h。

优选地，所述步骤(2)酸性溶液为硝酸、冰醋酸、草酸、盐酸、氯酸、甲酸、乳酸、丙酸、丙烯酸溶液中的一种。