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

趙新新 陳輝 張

華北水利水電大學土木與交通學院（450045）

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

華北水利水電大學土木與交通學院（450045）

采用以檸檬酸為絡合劑的溶膠-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）鈣鈦礦型復合氧化物粉體，并用X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）對其進行表征分析。

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，汽車尾氣排放已經成為大氣污染的主要來源，研究用于汽車尾氣凈化的催化劑已經成為研究熱點，尤其是鈣鈦礦型催化劑頗受關注。鈣鈦礦型復合氧化物（ABO3）是一種具有獨特物理化學性質的新型無機非金屬材料[1]，其中A位一般是稀土元素（La、Sr、Ce等），B位一般是過渡金屬元素（Co、Mn、Fe等），將A位和B位元素通過組合和摻雜可形成具有良好催化活性的鈣鈦礦型復合氧化物。鈣鈦礦型復合氧化物價格低廉，種類多樣，已經成為一種具有良好應用前景的催化材料[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、化學計量準確、制備的樣品顆粒較小、比表面積大等優點[4]。

1 試驗

1.1 催化劑制備

試驗藥品有六水合硝酸鑭(La(NO3)3·6H2O)，生產廠家為天津市光復精細化工研究所；硝酸鍶(Sr (NO3)2)，生產廠家為天津市瑞金特化學品有限公司；六水合硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O)和九水合硝酸鐵(Fe (NO3)3·9H2O)，生產廠家為天津市風船化學試劑科技有限公司；一水合檸檬酸(C6H8O7·H2O)，生產廠家為天津市恒興化學試劑制造有限公司；氨水（NH3· H2O），生產廠家為煙臺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）的化學計量比準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的量比為1.5：1，然后加入氨水調節pH=4或者pH=8形成前驅液，將其放于恒溫攪拌器中攪拌至膠狀，再將其放入鼓風干燥箱中進行干燥形成干凝膠，最后將干凝膠放入高溫燒結爐中進行800℃焙燒得到粉末樣品。

1.2 催化劑表征

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

采用德國蔡司公司生產的EVO 18型掃描電鏡進行樣品形貌觀察。

2 結果與討論

2.1 XRD表征

樣品的XRD圖如圖1和圖2所示。由圖1看出，當pH=4時，均生成了鈣鈦礦相，但是都含有雜質Co3O4。當x=0.6和0.8時還有SrCO3雜相生成，這表明Sr摻雜量過大。由圖2看出，當pH=8時，也均生成了鈣鈦礦相，含雜質較少。當x=0和0.2時存在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，沒有大的團簇。圖（c）、（d）、（e）、（f）和（g）團聚嚴重，形成很多大的無規則塊狀結構。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 結論

溶液的pH值對于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pH=4，x=0、0.2和pH=8，x=0.4、0.6、0.8時,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.鈣鈦礦型復合氧化物的制備方法研究進展[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.