一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo制造技术

本发明专利技术提供了一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo

【技术实现步骤摘要】
一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电催化剂材料领域，涉及一种多孔钙钛矿型LaCo
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O3臭氧催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧氧化技术是一种高效的废水深度处理技术，是近年来污水处理领域内的应用热点，在污染物降解方面表现出巨大的应用前景。然而，臭氧氧化是单级反应，对于不饱和键的氧化能力非常强，属于无选择性的氧化，无法进一步氧化单键，其矿化能力比较弱，甚至TOC值没有变化。因此，此氧化模式极大地限制了臭氧氧化的商业化应用，因此开发高效、稳定、低成本的臭氧氧化催化剂具有重要意义。
[0003]钙钛矿型氧化物成本低廉、易于合成，同时具有灵活的晶体结构和可调节的电子结构，成为了氧化催化领域的研究热点。但是一般的钙钛矿型氧化物存在分散性差、比表面积小等缺点，不利于有效反应活性点暴露和气体传输。多孔钙钛矿具有显著增大的比表面积和丰富的介孔结构，有利于活性位点的暴露，为反应中间体的传输提供通道，并且可以为臭氧氧化催化反应的进行提供场所，改善催化性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过SiO2微球硬模板法制备多孔LaCo
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O3臭氧催化剂，制备过程简单、操作方便、无污染。所述催化剂具有较大的比表面积和丰富的介孔结构，可以为气体和离子的传输提供通道，具有良好的催化活性，可用于臭氧催化。/>[0005]本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]本专利技术第一方面提供一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3，其具有大比表面积和丰富的介孔结构，比表面积为20～29m2/g，孔道直径为130～550nm。
[0007]本专利技术第二方面提供一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将尺寸为130～550nm的SiO2微球加入去离子水中，超声分散成悬浮液，悬浮液的浓度为1.21～9.81mg/mL；
[0009]S2、将摩尔比为10:7:3的硝酸镧、硝酸钴和硝酸铁溶液混合，得到混合溶液，向混合溶液中加入络合剂和表面活性剂；
[0010]S3、将步骤S2的混合溶液加入到步骤S1的悬浮液中，调节溶液pH至9～11，然后将溶液在50～70℃下持续搅拌干燥形成前驱体；
[0011]S4、将前驱体在500～600℃下煅烧，得到产物，将产物冷却至室温后取出并研磨；
[0012]S5、将研磨后的产物浸泡在NaOH溶液中，持续搅拌洗去二氧化硅微球，然后用去离子水洗涤至中性，烘干后得到多孔LaCo
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O3。
[0013]作为本专利技术的一种优选的实施方案，其特征在于，所述步骤S1中的SiO2微球的制备方法包括：
[0014]将正硅酸四乙酯、去离子水、无水乙醇、氨水混合，搅拌均匀后在室温下静置，得到白色悬浊液，通过离心收集并洗涤至中性，最后在50～70℃下干燥得到白色粉末，即为SiO2微球。
[0015]作为本专利技术的一种优选的实施方案，正硅酸四乙酯、去离子水、无水乙醇、氨水的体积比为3.8～19:18:120:2.5～7.5。
[0016]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述步骤S2中，络合剂为柠檬酸，柠檬酸与硝酸盐摩尔比为2～3:1；表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚的加入量为硝酸盐质量的15％。
[0017]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述步骤S4中，将前驱体置于马弗炉中，在500～600℃下煅烧2～4h，升温速率为10℃/min。
[0018]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述步骤S5中，将研磨后的产物浸泡在2mol/L的NaOH溶液中，在70～80℃下持续搅拌6～24h洗去二氧化硅微球，然后用去离子水洗涤至中性，烘干后得到多孔LaCo
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O3。
[0019]本专利技术第三方面提供一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3的应用，具体为在臭氧催化中的应用。
[0020]优选地，采用多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3对盐酸四环素处理1h后，降解盐酸四环素浓度为100mg/L，臭氧通入量为50mg/min，对比非模板法制备的钙钛矿型催化剂LaCo
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O3，其降解率至少提高了15％，总有机碳去除率至少提高25％。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0022]1、本专利技术通过调整SiO2模板剂尺寸的大小来控制多孔LaCo
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O3孔径的大小，并且经过申请人研究发现，通过控制SiO2模板剂尺寸为130～550nm，能够使得制得的多孔LaCo
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O3具有较大比表面积和丰富的介孔结构，且孔洞分布较均匀；本专利技术无需昂贵的设备，反应过程易于控制。
[0023]2、本专利技术制得的多孔LaCo
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O3具有较大比表面积和丰富的介孔结构，降低了钙钛矿颗粒的团聚现象，有利于活性位点的暴露，多孔通道可以为反应过程中离子和气体的传输提供通道，加快传输速率，并且为臭氧催化氧化反应提供场所，改善催化性能。
附图说明
[0024]图1(a)、(b)、(c)分别是本专利技术实施例1制备的130nm、本专利技术实施例2制备的280nm和实施例3制备的550nm的SiO2的扫描电镜照片。
[0025]图2(a)、(b)、(c)分别是本专利技术实施例1、2、3获得的多孔钴铁酸镧(LaCo
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O3，130nm)、多孔钴铁酸镧(280nm)和多孔钴铁酸镧(550nm)的扫描电镜图。
[0026]图3是实施例2获得的多孔钴铁酸镧(280nm)与钴铁酸镧粉末的N2吸脱附曲线，插图为孔径分布图。
[0027]图4是直接臭氧氧化四环素以及添加实施例2所得多孔钴铁酸镧(280nm)催化剂氧化四环素的吸光度曲线(光波长356nm)。
[0028]图5是直接臭氧氧化四环素以及添加实施例2所得多孔钴铁酸镧(280nm)催化剂氧化四环素的TOC曲线。
具体实施方式
[0029]一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3的制备方法，包括以下步骤：
[0030]1.SiO2微球模板剂的制备：
[0031]量取3.8～19mL正硅酸四乙酯、18mL去离子水、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3，其特征在于，其具有大比表面积和丰富的介孔结构，比表面积为20～29m2/g，孔道直径为130～550nm。2.一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
0.7
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0.3
O3的制备方法，其特征在于，将微米级SiO2微球和钙钛矿前驱体凝胶混合，得到前驱体，然后依序经过焙烧，碱液洗涤，干燥，制得。3.根据权利要求2所述的一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
0.7
Fe
0.3
O3的制备方法，包括以下步骤：S1、将尺寸为130～550nm的SiO2微球加入去离子水中，超声分散成悬浮液；S2、将硝酸镧、硝酸钴和硝酸铁溶液混合，得到混合溶液，向混合溶液中加入络合剂和表面活性剂；S3、将步骤S2的混合溶液加入到步骤S1的悬浮液中，调节溶液pH至9～11，然后将溶液在50～70℃下持续搅拌干燥形成前驱体；S4、将前驱体在500～600℃下煅烧，得到产物，将产物冷却至室温后取出并研磨；S5、将研磨后的产物浸泡在NaOH溶液中，持续搅拌洗去二氧化硅微球，然后用去离子水洗涤至中性，烘干后得到多孔LaCo
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O3。4.根据权利要求3所述的一种多孔钙钛矿型催化剂LaCo
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O3的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的SiO2微球的制备方法包括：将正硅酸四乙酯、去离子水、无水乙醇、氨水混合，搅拌均匀后在室温下静置，得到白色悬浊液，通过离心收集并洗涤至中性，最后在50～70℃下干燥得到白色粉末，即为SiO2微球。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程春明，刘昊权，黄浩，胡婕，杨涛，姚文博，
申请(专利权)人：江西嘉陶无机材料有限公司，
类型：发明
国别省市：