[发明专利]一种制备多孔钙钛矿LaFeO3

说明书

本发明属于新材料的制备技术领域，具体公开了一种多孔钙钛矿LaFeO₃的制备方法及该多孔钙钛矿LaFeO₃在催化液相氢转移反应中的应用。该方法是将硝酸盐和碳模板前驱体溶解在水中，蒸干，干燥后，在惰性气氛中高温煅烧原位生成碳模板，随后在空气气氛下煅烧去除模板，得到多孔钙钛矿。本方法简称原位碳模板法，制备工艺简单、模板剂成本低廉、制备过程环境友好且易于工业化，所得产品性能优异，具有良好的催化液相氢转移反应应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料的制备技术领域，具体涉及一种多孔钙钛矿LaFeO₃的制备方法及该多孔钙钛矿LaFeO₃在催化液相氢转移反应中的应用。

背景技术

ABO₃型钙钛矿复合氧化物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，在环境保护和工业催化等领域有巨大的应用潜力。目前钙钛矿化合物的制备方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法、水热合成法、高能球磨法和沉淀法。材料的性质在很大程度上依赖于材料的制备方法。溶胶凝胶法和沉淀法制备得到的钙钛矿比表面积较小(20m²/g)，限制了其在催化领域的应用。为提高钙钛矿氧化物的比表面积，采用模板法制备是一条有效的策略。模板法分为硬模板法和软模板法。硬模板法一般采用无机氧化物(如：介孔二氧化硅)为模板，将目标产物塑性后，再将模板用浓碱溶液去除。该方法中使用的强碱及其废液对环境有较大的污染，且制备过程冗长，不适用于工业大批量生产。软模板法一般选用表面活性剂或预先制备的胶晶微球为模板，待目标产物生成后，再在高温条件下空气中煅烧去除。该方法中模板剂的去除相对简单且对环境的污染较小，但表面活性剂价格较高，胶晶微球制备操作繁琐，也限制了其在工业上的广泛应用。近年来有文献报道采用碳材料作为软模板用于制备钙钛矿，例如碳纳米管(J.Mater.Chem.A,2013,1,7006-7011)，活性炭(Fuel,2017, 187,446-456)以及碳微球(J.Alloy.Compd.2013 576,5-12)。但碳纳米管和活性炭材料价格较高，作为模板牺牲剂，材料制备成本较高；而碳微球模板需预先经过葡萄糖水热法制备，能耗较高。因此开发一种价格低廉、简单易行且环境友好的钙钛矿制备方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种成本低廉、操作简易、环境友好的制备多孔钙钛矿LaFeO₃的方法。该方法通过原位生成碳模板、然后再燃烧去除的方式，得到多孔的钙钛矿氧化物。

实现本发明目的所采取的技术方案是：

一种制备多孔钙钛矿LaFeO₃的原位碳模板法，其步骤如下：

(1)将硝酸镧、硝酸铁和碳模板前驱体按摩尔比1:1:3到1:1:6混合，加入蒸馏水搅拌至完全溶解、分散均匀，加热蒸干水溶液至胶状；

所述碳模板前驱体为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉和/或果糖；

所述碳模板前驱体以C₆计摩尔量，如1mol柠檬酸计量为1mol，1mol蔗糖计量为2mol。

(2)将步骤(1)所得胶状物放入100℃干燥箱中烘至少24h，随后将所得样品研磨成粉末；

(3)将粉末转移至管式炉中，通入氮气，升温至600-700℃保持至少4h 后冷却至室温，再将氮气关闭、切换为空气，升温至450-550℃并保持至少2h 后冷却，即得多孔钙钛矿LaFeO₃。

将本发明制备的多孔钙钛矿LaFeO₃应用于催化氢转移不饱和醛或酮类有机化合物加氢生成醇类有机物反应，转化率、选择性和产率等技术效果显著；

所述不饱和醛或酮类有机物包括糠醛、肉桂醛、苯甲醛、2-溴苯甲醛和/或环己酮。