[发明专利]三维有序大孔结构Ag微米束/Eu0.6Sr0.4FeO3复合催化剂、制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及三维有序大孔结构的负载型复合催化剂Ag微米束/Eu_0.6Sr_0.4FeO₃，通过超声波辅助膜还原法原位制备负载Ag微米束的、三维有序大孔结构的钙钛矿型复合氧化物Eu_0.6Sr_0.4FeO₃的制备方法，及其在催化燃烧消除易挥发性有机污染物(VOCs)方面的应用，属于复合催化剂技术领域。

背景技术

催化氧化法是最有效的治理环境污染气体-挥发性有机物(VOCs)的手段之一。钙钛矿型氧化物(ABO₃)是一类在A、B阳离子位均可用异价离子进行同晶取代的化合物，其优越的热稳定性、丰富的结构缺陷以及具有多种氧化态的B位过渡金属离子使得此类化合物成为理想的VOC氧化催化材料。三维有序大孔结构（3DOM）的钙钛矿型氧化物材料（ABO₃）更由于其具有较大的比表面积、发达的孔隙结构，在作为载体、催化剂和分离材料等诸多领域有着广阔的应用前景，它不但降低了客体分子从各个方向进入孔内的扩散阻力，而且能够提供更多相催化反应中所需的活性位点，因而更利于其在上述领域中的应用。

3DOM结构的ABO₃的制备方法和催化性能现在已经逐步得到关注，主要是以堆积成三维有序结构的聚乙烯（PS）微球或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为胶晶模板、通过纳米复制法制备，如用于催化碳材料燃烧的LaFeO₃（M.Sadakane et al.,CHEMISTRY OF MATERIALS,2005,17:3546-3551）、用于煤烟燃烧的LaCoO₃、La_1-xK_xFeO₃和LaCo_xFe_1-xO₃（J.F.Xu et al.,JOURNAL OFCATALYSIS,2011,282:1-12,CATALYSIS TODAY,2010,153:136-142）、用于甲苯催化燃烧的LaMnO₃（Y.X.Liu et al.,JOURNAL OF CATALYSIS,2012,287:149-160）、SrFeO₃(K.M.Ji et al.,APPLIED CATALYSIS A-GENERAL,2012,425:153-160)以及Eu_1-xSr_xFeO₃（中国发明专利，申请号：201110275386.3），等等。此外也有关于负载型3DOM ABO₃的报道,如利用超声膜扩散法（UAMR法）制备、用于煤烟燃烧研究的Au/LaFeO₃（Y.C.Wei et al.,ANGEWANDTE CHEMIEINTERNATIONAL EDITION,2011,50:2326–2329）和本研究室以等体积浸渍法制备的、用于甲苯催化氧化反应研究的CoO_x/Eu_0.6Sr_0.4FeO₃（中国发明专利，申请号：201110275386.3），此负载后的两种催化剂活性较原来都得到了较大提高。迄今为止，国内外尚无文献和专利报道过在固体催化剂上尤其在具有3DOM结构ABO₃上负载具有特殊形貌的贵金属纳米材料。据报道，Ag作为一种最常见和便宜的贵金属，虽然其催化氧化活性稍逊于Pt和Pd，但其如催化、抗菌、导电、导热、表面增强拉曼散射效应等诸多不同寻常的性能，使它在医用生物材料、催化、微电子线路及光电器件等方面存在很好的应用前景，特别是在催化领域，Ag不但具有较好的催化氧化活性,还因其良好的光学性质在光催化降解水溶性有机污染物方面同样表现出优异的性能。因此，若能制备出兼具钙钛矿性质和银纳米材料特殊催化性质的材料将具有非常意义。目前，关于银纳米粒子制备方法的报道比较常见，如分别采用微波法(实验室研究与探索，2006，25:24-25)、硝酸银水合肼还原法(化工新型材料，2006，34:31-32)、超声波辅助膜还原法（UAMR法）（高等学校化学学报，2007，28:1756-1758）制备银纳米晶，庄等(中国发明专利，授权号：CN 101947655A)以及殷亚东课题组（JOURNALOF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY，2011，133:18931-18939）则分别利用双氧水辅助的NaBH₄常温还原法制备出三角形银纳米片，而占等则利用铜、银单质之间的置换反应在铜材料表面制备出银单晶纳米片(中国发明专利，授权号：CN 101781759B)。虽然已有多种制备用于多相催化氧化的三维有序大孔催化剂制备方法以及关于银纳米粒子的报道，但迄今为止，国内外尚无文献和专利报道过三维有序大孔结构的Ag微米束/Eu_0.6Sr_0.4FeO₃催化剂，其制备方法及其在氧化消除VOCs方面的应用。