[发明专利]一种钙钛矿催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿催化剂，其特征在于，包括A位和B位掺杂了不同金属的钙钛矿基体、弥散分布在该钙钛矿基体表面的金属氧化物颗粒、原位析出在该钙钛矿基体表面的金属颗粒，所述金属氧化物颗粒具备吸水性和氧迁移活性，所述金属氧化物颗粒通过在钙钛矿基体A位掺杂金属，并通过原位合成的方式使该掺杂金属的氧化物颗粒在钙钛矿基体表面原位生长得到，所述金属颗粒通过在钙钛矿基体B位掺杂金属，并通过原位析出该金属后得到；

所述钙钛矿催化剂通过下列方法制备得到：(1)按照钙钛矿基体的所需化学计量比分别将含有A元素、含有B元素、含有A’元素和含有B’元素的金属盐加入去离子水中溶解，得到混合溶液，采用溶胶-凝胶法制备A位和B位掺杂了不同金属的钙钛矿前驱体；其中，含有A’元素的金属盐的添加量通过A元素与A’元素之间的原子半径和稳定价态关系确定；

(2)将钙钛矿前驱体研磨后在空气中进行煅烧，通过原位合成的方法得到表面弥散分布有金属氧化物颗粒的钙钛矿材料；

(3)将步骤(2)得到的钙钛矿材料进行原位还原，得到表面弥散分布有金属氧化物颗粒，且表面原位析出有金属颗粒的钙钛矿催化剂；

其中，所述含有A’元素的金属盐的添加量通过A元素与A’元素之间的原子半径和稳定价态关系确定，具体为：

当A元素与A’元素的原子半径的相对差值小于15％，且二者的稳定价态相同，含有A’元素的金属盐的添加量满足使A’元素的掺杂量大于其在钙钛矿中的溶解度，使钙钛矿前驱体表面析出A位掺杂金属；当A元素与A’元素原子半径的相对差值大于15％时，A’元素的金属盐的添加量为所述钙钛矿基体中的所需化学计量比；当A元素与A’元素原子半径的相对差值小于15％，但二者的稳定价态不同时，A’元素的金属盐的添加量为所述钙钛矿基体中的所需化学计量比，其中，所述相对差值为(A元素的原子半径-A’元素的原子半径)/A元素的原子半径；

所述金属氧化物颗粒为CeO₂，所述金属颗粒为Ni、Co、Fe、Cu、Ni-Cu合金、Ni-Co合金、Ni-Fe合金中的一种或几种；

所述煅烧为在700-800℃煅烧4-6小时。

2.如权利要求1所述的钙钛矿催化剂，其特征在于，所述金属氧化物颗粒的粒径为30-40nm，所述金属颗粒粒径为20-30nm。

3.如权利要求1所述的钙钛矿催化剂，其特征在于，所述A位和B位掺杂了不同金属的钙钛矿基体通过下式表示：A_1-xA’_xB_1-yB’_yO_3-δ；

其中，所述钙钛矿基体以ABO₃为主体，该ABO₃包括Cr基材料或Ti基材料，其中，A位元素和B位元素同时为+3价，或者A位元素和B位元素分别为+2价、+4价，

A’为向ABO₃中A位掺杂的金属，A’为Ce，x＝0-0.2；B’为向ABO₃中B位掺杂的金属，B’为Ni、Co、Fe、Cu中的一种或者几种，y＝0-0.15，δ小于0.5。