[发明专利]一种La掺杂的Sr2MnO4的制备方法

说明书

本发明公开了一种La掺杂的Sr₂MnO₄的制备方法，步骤如下：将硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰四水化合物和聚乙二醇混合，在65‑75℃搅拌下溶解于柠檬酸溶液中，连续搅拌后形成黏稠的凝胶；将上述凝胶以8℃/min的速率升温至310‑330℃，从而完成硝酸盐分解，当没有NO_x烟雾可见时，冷却后在玛瑙研钵中研磨后，将样品在氮气条件下670‑690℃加热6‑7h，冷却和研磨后，将其在880‑890℃下再加热4.5‑5.5h，冷却即得。该方法简便、快捷、易操作，制备的La掺杂的Sr₂MnO₄具有良好的催化活性，可大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种La掺杂的Sr₂MnO₄的制备方法。

背景技术

能源的紧缺是目前急需解决的问题，如何以一种高效的清洁能源替代传统的化石能源尤为重要。利用光能，基于模拟自然界中光合作用产生还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NAPDH）和腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），将光子转化为化学能-人工光合作用系统中的光分解水备受人们关注。光水解由两个半反应组成，将质子还原成H₂和将水氧化成O₂。水氧化是人工光合作用的主要障碍之一。自然中光合过程是通过水氧化络合物实现，包括与多肽协调的四聚体聚集，从而实现在PSⅡ体系中四个电子的转移。最近，水氧化催化剂报道了超过50个异相和均相的光分解水氧化催化剂，其中钙钛矿型异相催化剂占相当大的比例，但是这类材料，引起光电转换率低，并不能被广泛地利用。A₂BO₄型类钙钛矿氧化物以其离子导电和电子导电的特点，可将染料吸附在介观尺寸的金属氧化物框架中。研究不同程度的掺杂对尖晶石类光催化剂的影响，并通过硫代硫酸钠为电子接受体，从而达到较高的光电转换效率和良好的催化稳定性。

不同于ABO₃的纳米结构，A₂BO₄是由ABO₃和AO两种结构基元叠加的复合氧化物。这种结构特点使得不同元素和程度的掺杂有着更多的结构可能性。ABO₃中A离子十二配位，B离子是六配位。且必须满足m＋n＝6（A^M+·B^N+）。而A₂BO₄中A为离子九配位，B位离子是六配位。与传统钙钛矿相比，A₂BO_4+δ类有更好的氧扩散和氧渗透能力，大量的间隙氧离子迁移参与光催化水氧化的过程中。A₂BO_4+δ有两种晶型（四方晶型和斜方晶型），晶型的变化或缺陷主要由掺杂的比例和掺杂的离子价态和尺寸决定。随着La在Sr_2-xMO₄的比例从x＝0.5增加，晶体结构从斜方晶系逐渐变为四方晶系，而r（La³⁺）＞r（Sr²⁺），δ的值也随着掺杂比例的增加而减小，而且B的离子价态也有两种价态B³⁺和B⁴⁺分布，其价态分布可由XPS测定，与催化活性有很大的关系。

目前，电子－离子混合导电性能的类钙钛矿仅应用于阴极燃料电池中，但未被研究作为光催化剂，光催化剂还是以钙钛矿为主。

发明内容

本发明的目的在于提供一种La掺杂的Sr₂MnO₄的制备方法。

本发明通过下面技术方案实现：