趙新新 陳輝 張

華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院（450045）

溶膠-凝膠法制備La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0～0.8）鈣鈦礦催化劑

華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院（450045）

采用以檸檬酸為絡(luò)合劑的溶膠-凝膠法制備了控制單一變量pH的La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）鈣鈦礦型復(fù)合氧化物粉體，并用X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）對(duì)其進(jìn)行表征分析。

溶膠-凝膠法；單一變量pH；La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3；催化劑

0 引言

隨著汽車保有量的激增，汽車尾氣排放已經(jīng)成為大氣污染的主要來(lái)源，研究用于汽車尾氣凈化的催化劑已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，尤其是鈣鈦礦型催化劑頗受關(guān)注。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物（ABO3）是一種具有獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)的新型無(wú)機(jī)非金屬材料[1]，其中A位一般是稀土元素（La、Sr、Ce等），B位一般是過(guò)渡金屬元素（Co、Mn、Fe等），將A位和B位元素通過(guò)組合和摻雜可形成具有良好催化活性的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物價(jià)格低廉，種類多樣，已經(jīng)成為一種具有良好應(yīng)用前景的催化材料[2]。鈣鈦礦的制備方法有共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱合成法、固相法、微乳液法等[3]，其中溶膠-凝膠法具有制備溫度低、化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確、制備的樣品顆粒較小、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)[4]。

1 試驗(yàn)

1.1 催化劑制備

試驗(yàn)藥品有六水合硝酸鑭(La(NO3)3·6H2O)，生產(chǎn)廠家為天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；硝酸鍶(Sr (NO3)2)，生產(chǎn)廠家為天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；六水合硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O)和九水合硝酸鐵(Fe (NO3)3·9H2O)，生產(chǎn)廠家為天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；一水合檸檬酸(C6H8O7·H2O)，生產(chǎn)廠家為天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；氨水（NH3· H2O），生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)市雙雙化工有限公司。以上藥品均為分析純。

按照La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）的化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確量取事先配置好的濃度均為0.1 mol/L的金屬硝酸鹽溶液和0.3 mol/L的檸檬酸配置成混合液，其中檸檬酸和總的金屬離子物質(zhì)的量比為1.5：1，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH=4或者pH=8形成前驅(qū)液，將其放于恒溫?cái)嚢杵髦袛嚢柚聊z狀，再將其放入鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥形成干凝膠，最后將干凝膠放入高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行800℃焙燒得到粉末樣品。

1.2 催化劑表征

采用荷蘭Panalytical公司生產(chǎn)的X'Pert Pro型X射線衍射儀進(jìn)行物相組成分析。儀器管電壓為40 kV，管電流為30 mA，CuKα，波長(zhǎng)λ=1.54?，掃描角度2θ=5°～90°，掃描速度為8°/min。

采用德國(guó)蔡司公司生產(chǎn)的EVO 18型掃描電鏡進(jìn)行樣品形貌觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 XRD表征

樣品的XRD圖如圖1和圖2所示。由圖1看出，當(dāng)pH=4時(shí)，均生成了鈣鈦礦相，但是都含有雜質(zhì)Co3O4。當(dāng)x=0.6和0.8時(shí)還有SrCO3雜相生成，這表明Sr摻雜量過(guò)大。由圖2看出，當(dāng)pH=8時(shí)，也均生成了鈣鈦礦相，含雜質(zhì)較少。當(dāng)x=0和0.2時(shí)存在La2O3雜相。

圖1 pH=4的XRD圖

圖2 pH=8的XRD圖

2.2 SEM表征

樣品的掃描電鏡照片如圖3所示。圖（a）、（b）、（h）和（i）由類球狀顆粒堆積而成，沒(méi)有大的團(tuán)簇。圖（c）、（d）、（e）、（f）和（g）團(tuán)聚嚴(yán)重，形成很多大的無(wú)規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu)。圖（j）由類球狀顆粒緊密堆積而成，形貌較好，顆粒粒徑小，分布均勻，具有較大的比表面積。

圖3 SEM圖

3 結(jié)論

溶液的pH值對(duì)于La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）鈣鈦礦催化劑的制備有明顯影響，pH= 8條件下合成的催化劑粉體較為純凈。

當(dāng)pH=4，x=0、0.2和pH=8，x=0.4、0.6、0.8時(shí),鈣鈦礦催化劑粉體具有較好形貌，特別是pH=8、x=0.8條件下的樣品形貌最好。

[1]高東山,房正剛,陸春華.Sm0.5Sr0.5CoO3-δ鈣鈦礦型氧化物的制備與光學(xué)性能[J].功能材料,2015,46(5)：39.

[2]Nishihata Y,Mizuki J,Akao T,Tanaka H,Uenishi M,Kimura M,Okamoto T,Hamada N.Self-Regeneration ofa Pd-Perovskite Catalyst for Automotive EmissionsControl[J].Nature, 2002,418(6894)：164-167.

[3]胡鑫鑫,甘釗生,梁志.鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的制備方法研究進(jìn)展[J].廣東化工,2015,42(24)：119-120.

[4]王嘉偉.溶膠-凝膠法合成La0.2Sr0.7TiO3材料及表征[J].山西化工,2015,35(6)：18.