[发明专利]一种钙钛矿型复合金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿型复合金属氧化物催化剂及其制备方法，所述钙钛矿型复合金属氧化物催化剂具有MO_y/LaMO₃结构。该催化剂的制备方法包括：(1)按照La与M摩尔比为1:0.8～1:1.2的比例将原料混合按照溶胶凝胶法负载在载体上、浸渍法负载在载体上或共沉淀法中的一种；(2)将去离子水、酸和高锰酸钾按照比例混合制备出不同浓度的酸性高锰酸钾溶液；(3)然后将步骤(1)制备的LaMO₃钙钛矿型材料浸渍在酸性高锰酸钾溶液中；(4)将步骤(3)中获得的材料用蒸馏水或去离子水进行洗、干燥。本发明合成的MO_y/LaMO₃钙钛矿型复合结构催化剂，是选择性暴露B位离子并进一步氧化成高价离子，则材料的催化氧化活性将进一步提高。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿型复合金属氧化物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。大多具有毒性、恶臭味且易燃易爆，不仅对生态环境造成污染(如生成为光化学烟雾、破环臭氧层和二次有机气溶胶等)，而且严重威胁人类健康。因此，对VOCs的控制治理已刻不容缓。催化燃烧是目前公认的最有效的降低VOCs排放量的净化技术之一。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VOCs净化效果。

目前，贵金属在催化燃烧催化剂体系中已经被证明具有优异的催化活性，但其较高的成本和较低的热稳定性制约了催化燃烧技术在市场上的进一步推广。而钙钛矿ABO₃催化剂由于其组成灵活、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。

金属氧化物(MO_y)因具有较好的催化氧化活性而得到国内外学者的广泛研究。然而，在实际应用中发现MO_y尽管具有较高的催化活性，但在高温环境下会迅速发生团聚现象，造成催化剂活性降低甚至失活。所以制备金属氧化物-钙钛矿复合结构催化剂可同时保证活性和稳定性。目前，大多数复合结构催化剂中MO_y和ABO₃的合成需分别进行，即进行二次负载制备方法，所以合成过程比较复杂并且花费较高。此外，很难保证MO_y组分在ABO₃上的分散度。因此，金属氧化物-钙钛矿复合结构催化剂在工业应用中受到限制。

众多研究结果表明，在ABO₃钙钛矿材料中，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，B位是氧化活性的主要来源，而更多的高价B位有利于催化活性的提高。因此，如果选择性暴露B位离子并进一步氧化成高价离子，则材料的催化氧化活性将进一步提高。

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，提供一种钙钛矿型复合金属氧化物催化剂，既具有金属氧化物的优异的催化活性，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，本发明提供一种钙钛矿型复合金属氧化物催化剂，所述钙钛矿型复合金属氧化物催化剂具有MO_y/LaMO₃结构，其中M为Mn、Co、Cr、Fe、Ni的一种或两种。

同时，本发明提供了所述的一种钙钛矿型复合金属氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照La与M摩尔比为1:0.8～1:1.2的比例将La(NO₃)₃·6H₂O与M的金属盐混合，按照溶胶凝胶法负载在载体上、浸渍法负载在载体上或共沉淀法中的一种，干燥、焙烧，制备出LaMO₃钙钛矿型材料；

(2)将去离子水、酸和高锰酸钾按照比例混合制备出不同浓度的酸性高锰酸钾溶液；