[发明专利]一种A位Sm掺杂LaFeO

说明书

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。

技术领域

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

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氧层损害，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是钙钛矿类型的独特结构,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。本发明以硝酸铁、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。

发明内容

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℃恒温水浴中蒸发溶剂，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，即为A位Sm掺杂LaFeO₃光热协同催化剂。

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。

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。

进一步地，步骤（2）中，焙烧方式为：在马弗炉中700~900℃焙烧6~7h。

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