[发明专利]Co掺杂改性的球状SrMnO3

说明书

本发明涉及一种Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法和应用。该催化剂微观结构为由纳米棒堆积成的球形，制备时以球形γ‑MnO₂为锰源，与锶源、钴源在氯化钠‑氯化钾的熔融液体中煅烧，再加水恒温搅拌后固液分离、干燥、研磨得到。本发明所需原料简单易得、生产成本较低，制备工艺简单、周期短，实验表明该球形催化剂对汽车尾气中的CO呈现出良好的热稳定性和低温催化活性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国汽车工业有了迅猛发展，汽车保有量持续增长，其排放的污染物对大气的污染也日益加剧，汽车尾气是造成我国城市大气环境质量恶化的主要原因之一。汽车尾气不仅严重危害人体健康，还会导致酸雨和城市光化学烟雾，破坏生态环境，因此汽车尾气的净化日益受到人们的关注。

化学通式为ABO₃的稀土钙钛矿型复合氧化物催化剂通常具有良好的三效催化活性，与贵金属催化剂相比其价格低廉，与一般金属氧化物相比其高温稳定性强，已成为汽车排气催化剂研究的热点。ABO₃的催化性能依赖于A和B离子及其氧化态，A位阳离子(稀土)通常无催化活性仅提供热稳定性，而B位阳离子(过渡金属)是活性组分。通过对其A位或者 B位进行部分取代使离子价态发生变化和产生氧空位可改变其催化活性，因此通过部分掺杂来提高此类氧化物催化剂的催化性能是可行的。

传统的钙钛矿型催化剂的制备方法包括模版法、溶胶-凝胶法和固相法等，但这些方法普遍存在煅烧温度高、能耗大、制备周期长等缺点。因此，研发出一种能耗低、操作简单而又具有较好催化性能的钙钛矿型氧化物催化剂，是钙钛矿型催化剂制备亟待解决的问题之一。

球状结构钙钛矿型氧化物催化剂由于具有相对较高的比表面积，可以使吸附气体的量增加、反应活性增强，从而提高催化剂的催化性能。因此本发明选取刺球状γ-MnO₂作为前驱体，制备得到了具有相似形貌的球状Sr-Mn-O体系钙钛矿型氧化物催化剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有钙钛矿型催化剂制备方法存在的上述缺陷，提供一种Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法和应用。本发明以刺球状γ-MnO₂作为前驱体，利用熔盐法制备出一种具有相似形貌的球状SrMn_1-XCo_XO₃钙钛矿型催化剂，该催化剂对汽车尾气中的CO具有良好的催化性能并且具有较好的热稳定性。本发明还具有合成方法简单、能耗小、周期短等优点，具有较好的应用前景。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂，其由无数纳米棒堆积成粒径为 4-12μm的球形，该钙钛矿型氧化物催化剂的化学式为SrMn_1-XCo_XO₃，其中0≦X≦0.5。

上述Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(a)将锶源、刺球状γ-MnO₂、钴源混合，再加入钠盐、钾盐混合均匀得到混合物；

(b)将混合物升温进行煅烧，待其冷却后加入去离子水并恒温搅拌，接着固液分离，所得固体经洗涤、研磨即为Co掺杂改性的球状SrMnO₃钙钛矿型氧化物催化剂。

上述方案中，所述锶源为硝酸锶，所述钴源为硝酸钴或其水合物，所述钠盐为氯化钠，所述钾盐为氯化钾。实验发现，选用其他原料对制备所得样品的形貌及性能有很大影响，比如钠盐和钾盐改用硝酸钾或硝酸钠对样品的形貌有很大影响，而且熔盐和其他原料同为硝酸盐的话会使样品含有杂相。