[发明专利]双钙钛矿型金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种双钙钛矿型金属氧化物催化剂及其制备方法，涉及催化剂技术领域，用于解决现有的LaMnO₃的催化活性低、高温稳定性差的问题。本发明所述的双钙钛矿型金属氧化物催化剂的通式为：La_1‑xM_xD_1‑yMn_yO₃，其中，x＝0～0.6，y＝0.7～1，M为碱金属离子或碱土金属离子，D为+1价、+2价或+3价金属离子。本发明提供的双钙钛矿型金属氧化物催化剂中，通过M离子和D离子的引入，以使钙钛矿金属氧化物的组分和结构有所调整、使其比表面积增加，从而提高了催化剂的催化活性和高温稳定性。本发明主要应用于甲烷的催化燃烧中。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种双钙钛矿型金属氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

随着对能源短缺和环境污染等问题的日益重视，能源的清洁和高效利用越来越受到社会的关注和重视。其中，甲烷作为天然气、页岩气和可燃冰等油气资源的主要成分，其有效利用更是关注的焦点。甲烷的催化燃烧作为一种新型的甲烷燃烧技术，因其效率高且避免了NO_x(氮氧化物)和CO(一氧化碳)等环境污染物的形成，已成为该领域中的热点研究方向，而催化剂作为甲烷的催化燃烧的关键材料更是研究重点。

目前，由于钙钛矿型金属氧化物催化剂在热稳定性、化学稳定性和结构稳定性方面具有一定的优越性，因此被广泛地应用在甲烷的催化燃烧中。钙钛矿型金属氧化物催化剂的通式为ABO₃，通常A为稀土金属，B为过渡金属；例如LaMnO₃(锰酸镧)，LaMnO₃(锰酸镧)具有制备方法简单、价格低廉等优点，因此越来越多的受到研究者的关注。

然而，本申请发明人发现：由于LaMnO₃催化剂的催化活性主要依赖于催化剂中Mn³⁺离子和晶体结构缺陷形成的Mn⁴⁺离子的氧化作用，而LaMnO₃中由晶体缺陷形成的Mn⁴⁺离子含量低，锰离子的氧化能力差，从而导致LaMnO₃的催化活性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双钙钛矿型金属氧化物催化剂，用于解决现有的LaMnO₃的催化活性低、高温稳定性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双钙钛矿型金属氧化物催化剂，所述双钙钛矿型金属氧化物催化剂的通式为：La_1-xM_xD_1-yMn_yO₃，其中，x＝0～0.6，y＝0.7～1，M为碱金属离子或碱土金属离子，D为+1价、+2价或+3价金属离子。

本发明提供的双钙钛矿型金属氧化物催化剂中，通过M离子和D离子的引入，以使钙钛矿金属氧化物的组分和结构有所调整。一方面，M离子和D离子的引入可以提高催化剂的比表面积，同时会使部分三价锰离子生成四价锰离子，提高锰离子的氧化能力，并有利于不同价态锰离子之间形成可逆的氧化还原过程，从而提高催化剂的催化性能；另一方面，通过引入D离子元素后，由于D⁺和D²⁺或D²⁺和D³⁺的可逆离子过程，以及D、Mn双离子的协同作用，也可以提高催化剂的催化活性。

本发明的另一目的在于提供一种双钙钛矿型金属氧化物催化剂的制备方法，用于解决现有的LaMnO₃的催化活性低、高温稳定性差的问题。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：