铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用制造技术

本发明专利技术提供了铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用。所述应用包括：在臭氧存在的条件下，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的分子式为LaAl1‑

【技术实现步骤摘要】
铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用


[0001]本专利技术涉及化工
，尤其涉及铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用。

技术介绍

[0002]随着国民经济的快速发展和工业化进程的加快，环境污染为日益严峻，发展高效、稳定、低成本的绿色污染控制技术迫在眉睫。有机污染物，例如2,4
‑
二氯苯氧乙酸(2,4
‑
D)是世界上第一个工业化的选择性高效有机除草剂，因其用量少、成本低而一直是世界主要除草剂品种之一。由于其自身的苯环结构和氯原子的存在，2,4
‑
D具有较强的毒性、致癌性，且难以生物降解。目前，具有强氧化性、高效环保等突出特点的高级氧化技术已逐渐成为环境修复方面处理有机污染物最有前景的技术之一。其中臭氧因其强氧化性、使用过程中绿色环保的特点，常被用作氧化剂对废水中的有机污染物进行去除。然而，臭氧在水中不稳定和易无效分解导致其利用率较低，此外，臭氧对一些有机污染物的降解具有选择性，难以实现污染物的高效去除和矿化。
[0003]催化剂的使用为臭氧氧化提供了新的思路。其中，多相催化剂具有臭氧利用率高、催化剂稳定性好易回收可重复利用、不易造成二次污染等优势而被广泛关注。钙钛矿是一种来源丰富而且较为廉价的矿物，其结构通式为ABO3，其中A一般是稀土阳离子，B一般是过渡金属阳离子。近年来，钙钛矿材料作为多相催化剂在有机污染物高级氧化降解研究领域取得了长足的发展。目前，虽然这些材料有较好的催化效果，但它们较严重的依赖于B位的过渡金属离子，过渡金属离子的大量溶出会对环境造成一定影响。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用，铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的分子式为LaAl1‑
x
Mn
x
O3，通过B位掺杂可以在钙钛矿表面形成更多的表面氧空位，氧空位可以作为电子供体与臭氧及水分子反应生成活性自由基，从而增强对有机污染物的降解；通过B位掺杂可以有效提高镧锰钙钛矿催化剂去除有机污染物的降解效率，催化剂在一个较宽的pH范围内均有较好的降解效果，且能够重复使用。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用，其特征在于，包括：在臭氧存在的条件下，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物，
[0007]所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的分子式为LaAl1‑
x
Mn
x
O3，其中0<x<1。
[0008]进一步地，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物包括：
[0009]将所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂置于含有有机污染物的污水中；
[0010]在搅拌的条件下向所述污水中通入臭氧，每隔一段时间，取10mL水样过滤后测定有机污染物的浓度。
[0011]进一步地，在测定有机污染物浓度的同时测定化学需氧量和/或计算有机污染物的矿化效率。
[0012]进一步地，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的质量与所述污水的体积比为(0.04g～0.16g)：400mL。
[0013]进一步地，所述污水的初始pH值为4～9。
[0014]进一步地，采用高效液相色谱法测定有机污染物的浓度。
[0015]进一步地，所述有机污染物包括2,4
‑
D。
[0016]进一步地，所述臭氧的通入速率为1～5mg/min。
[0017]进一步地，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的制备方法包括：
[0018]将硝酸镧、硝酸铝和硝酸锰溶于20mL水中，然后加入6mmol的柠檬酸至溶解，于80℃蒸干至凝胶，将所得产物在100℃烘干10～24小时，取出后研磨，得到粉末状产物；
[0019]将所述粉末状产物在270℃煅烧2～5小时，然后在800℃煅烧5～10小时，得到所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂。
[0020]进一步地，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂中锰元素和铝元素的摩尔比为1:(2～9)。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少可以取得以下有益效果：
[0022]本专利技术选用自然界中含量丰富、环保且性能稳定的铝元素作为镧基钙钛矿的B位元素，增加催化剂的稳定性和重复利用性，减少了因有害过度元素的溶出对环境的污染；本专利技术的铝掺杂镧锰钙钛矿结构，因B位的两个原子半径大小相近，因此比较容易实现原位的掺杂，同时，因原子半径和价态的不同，掺杂后钙钛矿的表面形成了较多的氧空位结构，有助于臭氧的分解和自由基的形成，从而提高了催化剂的降解效率，催化剂在一个较宽的pH范围内均有较好的降解效果。
附图说明
[0023]图1是实施例1～3的铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂以及对比例1
‑
2的催化剂XRD图谱；
[0024]图2中的(a)是实施例1～3的铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂以及对比例1
‑
2的催化剂和无催化剂条件下对2,4
‑
D的降解效果；
[0025]图2中的(b)是实施例1
‑
3的铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂以及对比例1
‑
2的催化剂和无催化剂条件下COD的去除效率；
[0026]图3中的(a)是不同催化剂用量条件下2,4
‑
D降解效果；
[0027]图3中的(b)是不同催化剂用量条件下COD的去除效率；
[0028]图4中的A是不同pH条件下2,4
‑
D降解效果；
[0029]图4中的B是不同pH条件下COD的去除效率；
[0030]图5中的A和B是实施例3的催化剂LaAl
0.8
Mn
0.2
O3的重复使用效果图。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文
献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0032]在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用，其特征在于，包括：在臭氧存在的条件下，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物，
[0033]所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的分子式为LaAl1‑
x
Mn
x
O3，其中0<x<1。
[0034]本专利技术选用自然界中含量丰富、环保且性能稳定的铝元素作为镧基钙钛矿的B位元素，增加催化剂的稳定性和重复利用性，减少了因有害过度元素的溶出对环境的污染；本专利技术的铝掺杂镧锰钙钛矿结构，因B位的两个原子半径大小相近，因此比较容易实现原位的掺杂，同时，因原子半径和价态的不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的应用，其特征在于，包括：在臭氧存在的条件下，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的分子式为LaAl1‑
x
Mn
x
O3，其中0<x<1。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，利用所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂降解有机污染物包括：将所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂置于含有有机污染物的污水中；在搅拌的条件下向所述污水中通入臭氧，每隔一段时间，取10mL水样过滤后测定有机污染物的浓度。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，在测定有机污染物浓度的同时测定化学需氧量和/或计算有机污染物的矿化效率。4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述铝掺杂镧锰系钙钛矿催化剂的质量与所述污水的体积比为(0.04g～0.16g)：400mL。5.根据权利要求2或3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田熙科，朱佳路，吴桂秋，黄云杰，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：