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一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂

阅读:794发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于有机废气降解领域,尤其是一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂。本发明针对现有降解VOCs催化剂催化反应起始 温度 高、降解耗能大以及降解途径单一的情况提供一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂及其制备方法。本发明以Sm元素对LaFeO3进行A位掺杂。借由LaFeO3较小的晶体尺寸获得丰富的催化反应位点。通过掺杂元素Sm提高催化剂对光吸收强度。使催化剂在可见光下能够产生强还原 氧 化效果的空穴- 电子 对,增强氧化还原能 力 ,有效降低反应温度,形成催化性能高、抗积 碳 性能优异、反应条件温和、耗能低、二次污染少的VOC光热协同催化剂。,下面是一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂专利的具体信息内容。

1.一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,其特征为其主要制备步骤如下:
(1)称取一定比例的硝酸镧和硝酸钐于500mL烧杯中,同时加入一定比例硝酸柠檬酸(络合剂)、聚乙二醇(分散剂),加入乙醇溶解,搅拌0.5h至完全溶解得到黄色澄清溶液;
(2)将步骤(1)中制备的黄色澄清溶液转入85℃恒温浴中蒸发溶剂,待溶液凝成湿凝胶,置于通柜中,用电炉上灼烧至没有黑烟后放至弗炉中700℃焙烧7h成黑色片状物,即为A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂。
2.根据权利要求1所述的A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,其特征在于:在权利要求1步骤(1)中,镧盐与钐盐的摩尔比为3:1,钐盐与铁盐的摩尔比为1:4,柠檬酸与铁盐的摩尔比为2:1,聚乙二醇的用量是6g,乙醇的用量是120 150mL。
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3.根据权利要求1所述的A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,其特征在于:在权利要求1步骤(2)中,溶液恒温蒸发溶剂的温度是85℃,恒温蒸发的时间为6 8小时。
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4.根据权利要求1所述的A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,其特征在于:在权利要求1步骤(2)中,焙烧方式为:在马弗炉中700 900℃焙烧6 7h。
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说明书全文

一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂

技术领域

[0001] 本发明属于有机废气降解领域,尤其是一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂。

背景技术

[0002] 当今,挥发性有机化合物(VOCs)已被公认为严重危害环境和人类健康的空气中的主要环境危害之一。大多数挥发性有机化合物不仅会对环境造成臭层损害,更严重的是,通过与其他空气污染物(即氮氧化物和硫氧化物)反应形成光化学烟雾,长时间接触还会威胁人类健康并导致不可逆转的损伤。在VOCs治理的技术方面,催化氧化技术是目前最具发展前景的处理技术之一。由于LaFeO3的晶体尺寸较小,可以获得潜在丰富的催化反应位点,获得高催化活性。同时,LaFeO3是矿类型的独特结构,显示出相对窄的带隙(2.5eV),从而产生高效的可见光吸收。并且通过掺杂元素Sm可以显著改变LaFeO3的吸收光强度,表现
出强光吸收。本发明制备的催化剂具有高的降解VOCs效率和好的CO2选择性除此之外,该催化剂还具备性质稳定,环保无污染、价格经济等优点。制备的整体催化剂可以在200℃达到
98%以上的降解效率。本发明的研究对我国的石油化工厂、涂装车间等降解VOCs具有很现实的意义;本发明针对现有VOCs催化剂催化温度高,降解途径单一以及催化剂能耗大的缺点,提供一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂及其制备方法。本发明以硝酸、硝酸镧、硝酸钐、柠檬酸、聚乙二醇为原料,采用溶胶-凝胶法进行制备。通过掺杂元素Sm提高催化剂对光吸收强度。该催化剂在可见光的辅助下能够产生强还原氧化效果的空穴-电子对,增强氧化还原能,有效降低反应温度,形成催化性能高、抗积性能优异、反应条件温和、耗能低、二次污染少的VOC光热协同催化剂。

发明内容

[0003] 本发明基于上述原因,提供了一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,其特征为其主要制备步骤如下:
(1)称取一定比例的硝酸镧和硝酸钐于500mL烧杯中,同时加入一定比例硝酸铁、柠檬
酸(络合剂)、聚乙二醇(分散剂),加入乙醇溶解,搅拌0.5h至完全溶解得到黄色澄清溶液;
(2)将步骤(1)中制备的黄色澄清溶液转入85℃恒温浴中蒸发溶剂,待溶液凝成湿凝
胶,置于通柜中,用电炉上灼烧至没有黑烟后放至弗炉中700℃焙烧7h成黑色片状物,即为A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂。
[0004] 进一步地,步骤(1)所述的镧盐、钐盐与铁盐的摩尔比为3:1:4,柠檬酸与铁盐的摩尔比为2:1,聚乙二醇的用量是6g,乙醇的用量是120 150mL。~
[0005] 进一步地,步骤(2)中,溶液恒温蒸发溶剂的温度是85℃,恒温蒸发的时间为6 8h。~
[0006] 进一步地,步骤(2)中,焙烧方式为:在马弗炉中700 900℃焙烧6 7h。~ ~
[0007] 本发明的有益效果为:与单一的LaFeO3作为催化剂活性组分相比,掺杂Sm元素能明显的提高催化剂的在光照
条件下的氧化还原能力,与LaFeO3实现优势互补的作用,使催化剂的光热协同催化活性进
一步加强,使催化剂的在低温区域显示出更高活性与选择性。
附图说明
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0009] 图1为实施例1中A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂XRD图。

具体实施方式

[0010] 下面结合实施例和比较例,以具体说明一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂及其制备方法。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0011] 实施例1(1)在500mL的烧杯中加入0.0075mol硝酸镧,按照摩尔比La:Sm=3:1的比例称取
0.0025mol硝酸钐于同一烧杯中,同时加入0.0100mol硝酸铁、0.0200mol柠檬酸(络合剂)、
6g聚乙二醇(分散剂),加入150mL乙醇,搅拌0.5h至完全溶解得到黄色澄清溶液。
[0012] (2)将步骤(1)中制备的黄色澄清溶液转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂,将所得沉淀物放入烘箱85℃干燥6 8h,待溶液凝成湿凝胶,置于通风柜中,用电炉上灼烧至没有~黑烟后,放至马弗炉中700℃焙烧7h成黑色片状物。附图1为所制备的A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂XRD图,位于23.7°、26.5°、32.6°、40.1°、46.5°、52.3°、57.6°、66.5°处的典型特征衍生峰对应了SmFeO3的(101)、(111)、(121)、(220)、(202)、(311)、(123)、(242)晶面,证实了正交钙钛矿的形成。
[0013] 比较例1(1)在500mL的烧杯中加入0.0100mol硝酸镧,按照摩尔质量比La:Fe=1:1的比例称取
0.0100mol硝酸铁,同时加入0.0200mol柠檬酸(络合剂)、6g聚乙二醇(分散剂)、加入150mL乙醇,搅拌0.5h至完全溶解得到黄色澄清溶液。
[0014] (2)将步骤(1)中制备的黄色澄清溶液转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂,将所得沉淀物放入烘箱85℃干燥6 8h,待溶液凝成湿凝胶,置于通风柜中,用电炉上灼烧至没有~黑烟后,放至马弗炉中700℃焙烧7h成黑色片状物。
[0015] 比较例2(1)在500mL的烧杯中加入0.0100mol硝酸钐于,按照摩尔质量比Sm:Fe=1:1的比例称取
0.0100mol硝酸铁,同时加入0.0200mol柠檬酸(络合剂)、6g聚乙二醇(分散剂)、加入150mL乙醇,搅拌0.5h至完全溶解得到黄色澄清溶液。
[0016] (2)将步骤(1)中制备的黄色澄清溶液转入恒温水浴槽中85℃恒温蒸发溶剂,将所得沉淀物放入烘箱85℃干燥6 8h,待溶液凝成湿凝胶,置于通风柜中,用电炉上灼烧至没有~黑烟后,放至马弗炉中700℃焙烧7h成黑色片状物。
[0017] 一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂性能测试本发明在光热催化两用固定床(湖南华思)上进行。使用内径为1.5 mL的玻璃石英管作
为催化剂反应器,并在玻璃管内衬石英砂基材。活性试验中,将约1 mL催化剂置于湖南华思仪器有限公司的固定床石英管反应器,使用高精度质量流量计精确控制入口气体流量。以
N2为载气,气体组成为:甲苯为1000 ppm,O 2为20 vol%,气体空速为18000 h -1。试验前将灯连续通风30分钟,使催化剂吸附饱和,从而消除VOC吸附引起的浓度降低。在测试期间,使用光电离子气体传感器获得准确的入口VOC浓度,记录为[VOC]进 。然后,逐渐升高温度并检测出口处的VOC浓度,记录为[VOC]出。以20 ℃的间隔记录出口处的甲苯浓度,使用红外传感器检测出口的CO 2浓度。
[0018] 由表1可见,本发明是具有光热协同效应的一种A位Sm掺杂LaFeO3光热协同催化剂,由于其具有的优良的光吸收性能和本身所具有的氧化还原能力,在降低了反应起始温
度的同时还增强了在低温段的催化剂氧化还原能力,有效降低了传统催化剂能耗大,催化
降解方式单一的缺点。
[0019] 表1催化剂降解VOCs性能评价试验数据  最优甲苯降解率/% 最高活性温度/(℃) 活性温度区间/(℃)
实施例1 100.0 200 75 250
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比较例1 100.0 250 125 275
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比较例2 100.0 325 175 350
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