[发明专利]一种以酪蛋白为生物模板制备球形钙钛矿催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种以酪蛋白为生物模板制备球形钙钛矿催化剂的方法，特点是包括以下步骤：（1）将酪蛋白溶于去离子水中，然后加入氨水搅拌溶解得到酪蛋白混合液；（2）称取一定质量的柠檬酸和总金属盐，溶于去离子水中得到柠檬酸和金属盐的混合溶液；（3）将柠檬酸和金属盐的混合溶液按体积比3:20的比例滴加到酪蛋白混合液中，置于60‑100℃水浴锅中0.5‑2h，并置于鼓风干燥箱中制得干凝胶，将干凝胶置于马弗炉中以2℃/min的速率升温至600‑750℃进行煅烧保温3 h，即得到球形钙钛矿催化剂，优点是制备工艺简单且周期较短，绿色无污染，所得产物尺寸均匀，结晶度高，且具有较高的比表面积。

技术领域

本发明涉及钙钛矿型复合材料的制备方法，尤其是涉及一种以酪蛋白为生物模板制备球形钙钛矿催化剂的方法。

背景技术

钙钛矿型金属氧化物是一种具有独特物理性质和化学性质的无机非金属材料，具有良好的催化活性等特性，是用途多样的新型功能材料。钙钛矿常见的合成方法主要包括溶胶凝胶法，水热合成法（溶剂热法），沉淀法，微乳液法，高温固相法，浸渍法等，近年来生物模板法逐渐受到关注，生物模板法是利用具备特定结构的生物大分子或组织为模板，利用生物自组装，通过物理，化学等合成目标产物的方法，生物模板法是目前材料结构和形貌可控合成的最有效，最直接的方法，具有工艺简单，应用条件简单，低成本，绿色的优点。例如CN105668647公开了利用葡萄糖微球为模板，直接水热合成具有空心球的LaCoO₃钙钛矿材料，所得产物尺寸均匀，纯度较高，分散性好，晶型好且可控制备，具有较高的比表面积。球形结构的钙钛矿因比表面积远大于传统方法制备的钙钛矿比表面积，具有良好的催化活性而广受关注。球形钙钛矿的常见合成方法有水热合成法，固溶体前驱体法，硬模板法等，例如中国专利CN101979327 A公布，采用PMMA作为硬模版，以六水硝酸镧和50%的Mn(NO3)₂水溶液为前躯体，以聚乙二醇和甲醇为溶剂，经浸渍，抽滤干燥后将所得产物氮气气氛下300℃下处理，750℃下煅烧得LaMnO₃空心球结构。例如CN103357396 A中报道，将乙二醇，乙醇，柠檬酸，尿素及金属盐混合均匀，通过溶剂热法制备催化剂前躯体，再经750℃氧气或空气气氛中煅烧形成LaMnO₃空心球结构。上述方法中虽然能够形成钙钛矿的球形结构，但是硬模版法操作步骤复杂，收率较低，水热法要求化学条件苛刻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单且周期较短，绿色无污染，所得产物尺寸均匀，结晶度高，且具有较高的比表面积的以酪蛋白为生物模板制备球形钙钛矿催化剂的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种以酪蛋白为生物模板制备球形钙钛矿催化剂的方法，包括以下步骤：

（1）将酪蛋白溶于去离子水中，然后加入氨水搅拌溶解得到酪蛋白混合液；其中酪蛋白、去离子水和氨水的混合比例为0.1 g：20-60mL：1-10mL；

（2）称取一定质量的柠檬酸和总金属盐，溶于去离子水中得到柠檬酸和金属盐的混合溶液；其中柠檬酸与总金属盐比例为5-15mol：1mol；

（3）在搅拌条件下，将柠檬酸和金属盐的混合溶液按体积比3:20的比例滴加到酪蛋白混合液中，置于60 -100℃水浴锅中0.5-2h，并置于鼓风干燥箱中制得干凝胶，将干凝胶置于马弗炉中以2 ℃ /min的速率升温至600 -750 ℃进行煅烧，保温3 h，即得到球形钙钛矿催化剂。

所述的金属盐为硝酸金属盐和/或者乙酸金属盐，所述的金属盐中金属元素为铁、锰和钴中的任一种。