一种片状La制造技术

本发明专利技术属于汽车尾气催化净化技术领域，具体涉及一种片状La

【技术实现步骤摘要】
一种片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的原位合成方法及其应用
本专利技术属于汽车尾气催化净化
，具体涉及一种片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的原位合成方法及其应用。
技术介绍
一氧化碳(CO)是由碳或碳质材料的不充分燃烧所产生的无色、无味的有毒气体，现代工业社会所产生的大量CO会对人类健康和自然环境造成不可逆的伤害。对于人体来说，吸入过量一氧化碳气体会导致缺氧性损伤和神经系统损害。同样CO会通过干扰植物呼吸和固氮作用来影响植被生长。一氧化碳排放的主要来源是运输，发电厂，工业和日常活动，其中交通运输中排放产生的CO量最大，约占环境中CO总量的三分之二。因此，CO的催化净化处理已经成为汽车排放净化领域的重要研究。钙钛矿型氧化物(ABO3)以其灵活的“化学剪裁”特性以及表现出的独特的物理化学性质，在压电、铁电、高温超导、固体燃料电池及化学传感器等方面的潜在应用已有系统研究。因其丰富的结构缺陷，优越的热稳定性，B位过渡金属离子可变价以及A、B位易于掺杂取代等优势，在催化剂领域的研究与潜在应用备受关注。在催化氧化、催化加氢、光催化、汽车尾气净化等方面显示出其相对于贵金属催化剂有着抗毒化性能好的优势。ABO3的催化活性与许多因素有关，如表面积，晶体结构，形态或孔结构，这些因素通常取决于所采用的制备方法。常见的催化剂制备策略多采用模板法，在制备过程中引入特定的模板剂以达到调控催化剂形貌结构的目的，从而改变催化剂的催化性能。常规模板法制备过程表现为结合其他制备方法将前驱液注入到采用的硬模板内，随后经过相应的合成反应并加以煅烧，最后去除模板得到所需特定组成催化剂样品。理想情况下，去模板后，制备出的材料可保持前期采用的硬模板的显微形貌。实际上，此步骤通常会经过酸或碱溶液的处理，在去掉模板后，样品的显微形貌不易于保持原有模板的形貌，有可能导致形貌结构的损伤或坍塌，同时也有可能留下杂质进而影响其催化性能。目前，常用的模板有SBA-15、SBA-16、KIT-6、碳球、PS胶体球等。研究发现，La-Co-O体系钙钛矿催化剂对催化氧化CO表现出较高的催化活性，例如以KIT-6为模板所制备的LaCoO3催化剂能在190℃下对相对含量为1％CO气体的转化率达到100％，采用PMMA为模板所制备的相同组份样品达到CO完全转化时的温度可达170℃。然而在实际应用中，CO气体多处于车辆冷启动后200s内大量产生，此时催化温度相对较低，因此为达到汽车尾气的排放标准，还需进一步增强La-Co-O体系钙钛矿型催化剂的低温催化活性，降低活化温度，以达到对CO气体的更完全转化。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种原位合成片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的方法及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的原位合成方法，包括如下步骤：(4)以硝酸钴为钴源，乙二醇与水的混合溶液为溶剂，与氢氧化钠在水浴加热条件下搅拌混合溶液至沉淀生成，而后转移至水热釜中水热反应，获得纳米六方片状Co(OH)2；(5)采用熔盐法，以步骤(1)的六方片状Co(OH)2钴化合物前驱体为自模板，取硝酸镧、硝酸锶、氢氧化钴以及由NaNO3和KNO3组成的熔盐，混合后置于石英研磨皿中研磨，最后将混合物转移至坩埚，置于马弗炉中在空气气氛下煅烧；(6)煅烧结束后冷却至室温，将煅烧产物分散于去离子水中，搅拌、过滤、洗涤、烘干后，得到纳米片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂。上述方案中，步骤(1)中乙二醇和水的体积比为1～2：1，步骤(1)中所述的氢氧化钠与硝酸钴的摩尔比例为1～1.2:1，并配制成水溶液逐滴加入到硝酸钴乙二醇溶液中；水热反应温度160～180℃，反应时间8～12h。将氢氧化钠以溶液形式逐滴加入，有助于Co(OH)2晶体缓慢生成，并有助于Co(OH)2在最初形成的Co(OH)2晶核的基础上进行外延生长。上述方案中，步骤(1)的水热反应体系中含有十二烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠的用量为每30ml溶剂0.1～0.2g分散剂。上述方案中，步骤(1)所述Co(OH)2前驱体的具体方法如下制：称取10～20mmol硝酸钴加入到乙二醇溶液中，在30～50℃下磁力搅拌得到均匀溶液，而后称取相应质量NaOH溶于去离子水中并搅拌至完全溶解，在慢搅拌的状态下将氢氧化钠溶液逐滴加入到配置好的硝酸钴溶液中，同时加入十二烷基磺酸钠形成混合溶液，最后将混合溶液转移至反应釜160～180℃反应8～12h，待反应结束自然降至室温后对反应物进行后处理得到，所述的后处理为过滤并依次用去离子水和无水乙醇清洗三次，于60℃烘箱中干燥6～10h后研磨10min。上述方案中，步骤(1)所述Co(OH)2前驱体显微尺寸位于200nm～800nm之间，呈纳米六方片状。上述方案中，步骤(2)所述硝酸镧、硝酸锶、氢氧化钴的摩尔比为0.7～0.9:0.1～0.3:1。上述方案中，步骤(2)所述反应介质熔盐NaNO3-KNO3总物质的量与所述硝酸镧、硝酸锶、氢氧化钴总物质的量的比值为4～6。上述方案中，步骤(2)所述熔盐中NaNO3与KNO3物质的量的比值为1～2：1。上述方案中，步骤(2)所述煅烧的温度为600℃～750℃，保温时间为2h～4h。上述方案中，步骤(2)所述煅烧的温度优选为600℃-700℃。上述方案中，步骤(2)煅烧过程中所述的升温速率为3℃/min～5℃/min。上述方案中，步骤(3)所述搅拌的温度为40℃～60℃，时间为1～3h；烘干的温度为60℃，时间为6h～10h。提供上述制备方法制备所得的片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂。提共上述片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化催化中的应用。本专利技术采用湿化学合成方法，向硝酸钴溶液中滴加作为沉淀剂的氢氧化钠溶液，在反应的初始阶段形成一些小的Co(OH)2晶核，而后在Co(OH)2晶核的基础上进行外延生长Co(OH)2晶体。随后将反应溶液转移至水热釜中，在一定温度和压力的状态下，Co(OH)2晶体的三维生长受到抑制，但同时在平面上的外延生长得到促进，最终可形成纳米六方片状Co(OH)2。随后，在La-Co-O体系催化剂合成阶段，熔盐法在保持产品形态方面与促进合成反应起着至关重要的作用。在煅烧过程中，纳米片状Co(OH)2煅烧发生氧化反应，能够完全转变为Co3O4，而相比于Co3O4来说，硝酸镧与硝酸锶更易溶解在熔融硝酸盐中。随着反应的进行，熔融盐介质所提供的液相环境使得La3+与Sr3+扩散到难溶、相对温度的Co3O4模板的表面上，并原位反应形成La0.8Sr0.2CoO3相，最终样品的形貌也继承了Co(OH)2的片状结构。合适的煅烧温度下适当延长煅烧时间也有利于LaCoO3钙钛矿相的生成。本专利技术的有益效果：与传统模板法合成技术相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片状La

【技术特征摘要】
1.一种片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的原位合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)以硝酸钴为钴源，乙二醇与水的混合溶液为溶剂，与氢氧化钠在水浴加热条件下搅拌混合溶液至沉淀生成，而后转移至水热釜中水热反应，获得纳米六方片状Co(OH)2；
(2)采用熔盐法，以步骤(1)的六方片状Co(OH)2钴化合物前驱体为自模板，取硝酸镧、硝酸锶、氢氧化钴以及由NaNO3和KNO3组成的熔盐，混合后置于石英研磨皿中研磨，最后将混合物转移至坩埚，置于马弗炉中在空气气氛下煅烧；
(3)煅烧结束后冷却至室温，将煅烧产物分散于去离子水中，搅拌、过滤、洗涤、烘干后，得到纳米片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂。


2.根据权利要求1所述的原位合成方法，其特征在于：步骤(1)中乙二醇和水的体积比为1～2：1，步骤(1)中所述的氢氧化钠与硝酸钴的摩尔比例为1～1.2:1，并配制成水溶液逐滴加入到硝酸钴乙二醇溶液中。


3.根据权利要求1所述的原位合成方法，其特征在于：步骤(1)的水热反应体系中含有十二烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠的用量为每30ml溶剂0.1～0.2g分散剂，步骤(1)的具体方法如下：称取10～20mmol硝酸钴加入到乙二醇溶液中，在30～50℃下磁力搅拌得到均匀溶液，而后称取相应质量NaOH溶于去离子水中并搅拌至完全溶解，在慢搅拌的状态下将氢氧化钠溶液逐滴加入到配置好的硝酸钴溶液中，同时加入十二烷基磺酸钠形成混合溶液，最后将混合溶液转移至反应釜160～180℃反应8～12h，待反应结束自然降至室温后对反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学辉，李晓博，陈微，李杰康，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42