[发明专利]一种多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂及其制备方法。方法包括如下步骤：S1:根据La_1.5W_1.5MnMNO_9‑δ化学计量比称量各种元素的硝酸盐作为原料，在容器中溶解上述原料，向容器中加入络合剂，常温搅拌一段时间后，恒温搅拌蒸发一段时间得前驱体溶胶；S2:将碳泡棉浸渍到所述容器的前驱体溶胶一段时间后，将碳泡棉取出干燥后煅烧得到含碳骨架的钙钛矿催化剂；S3:将所述碳骨架的钙钛矿催化剂放入纯氧气氛中烧除碳骨架，得到所述多孔型三重掺杂钙钛矿催化剂。本发明制备的催化剂有较高的物理和力学性质，以及较高的化学纯度，高比表面积，结构稳定，催化性能优异。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂及其制备方法。

背景技术

目前制备钙钛矿型催化剂，主要有共沉淀法，柠檬酸溶胶—凝胶法，燃烧合成法，机械化学合成法，等等。其中共沉淀法比其他方法比表面积大，但是结晶度低，除此之外，它的最终产物除了易受碱金属污染之外还会产生大量的盐类和洗涤水，对环境造成很大的负担。柠檬酸溶胶-凝胶法结晶度高，在保留了最多的晶格氧物种的同时也是制造高比表面积催化剂最有效的途径。燃烧合成法特别适用于纳米级催化剂颗粒的生产，但由于燃烧合成过程复杂，涉及多个吸热放热反应，导致反应过程不可控，而且高温煅烧制成的钙钛矿型催化剂材料极易导致催化剂颗粒物质相的离析和重结晶，颗粒大小不均一，催化性能波动大，限制了钙钛矿型催化剂材料的应用和发展。机械化学合成法中的机械冲击可以使前驱体的微晶尺寸减小到纳米级，它允许在不经过热处理的情况下在室温下获得纯钙钛矿相，并且具有高稳定性，但它的显著缺点是表面积太小，催化活性得不到发挥。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种高比表面积，结构稳定，催化性能优异的多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂及其制备方法。

本发明的一种多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1:根据La_1.5W_1.5MnMNO_9-δ化学计量比称量各种元素的硝酸盐作为原料，在容器中溶解上述原料，向容器中加入络合剂，常温搅拌一段时间后，恒温搅拌蒸发一段时间得前驱体溶胶；

S2:将碳泡棉浸渍到所述容器的前驱体溶胶一段时间后，将碳泡棉取出干燥后煅烧得到含碳骨架的钙钛矿催化剂；

S3:将所述碳骨架的钙钛矿催化剂放入纯氧气氛中烧除碳骨架，得到所述多孔型三重掺杂钙钛矿催化剂。

进一步的，W元素为碱/碱土金属元素中的一种，M元素为过渡金属元素中的一种，N元素为金属离子元素中的一种。

进一步的，步骤S1中，恒温搅拌的具体操作为容器置于80℃恒温水浴锅，恒温磁力搅拌，转速为200-500r/min，搅拌蒸发约3-10h。

进一步的，步骤S2中，所述碳泡棉通过将泡棉切块后，在惰性气体氛围中煅烧一段时间后得到。

进一步的，泡棉切块后放入管式炉中，通N₂，升温至500-1000℃煅烧得到碳泡棉，管式炉的升温速率为3-10℃/min。

进一步的，步骤S2中，干燥的温度为100-150℃；煅烧条件为：氮气氛围，煅烧温度为1200-1400℃，升温速率为3-10℃/min。

进一步的，步骤S3中，烧除碳骨架的烧制温度为500-800℃，升温速率为3-10℃/min。

一种多孔型多重掺杂钙钛矿催化剂，采用上述的制备方法制备。