[发明专利]一种钙钛矿材料及其制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种钙钛矿材料及其制备方法与应用，所述材料结构式为ABO₃，其中，A选自Ca、Sr、Ba中的至少一种，B选自Zr、Ti、Hf中的至少一种；所述钙钛矿材料具有多孔结构。所述钙钛矿材料的比表面积为常规钙钛矿材料的1.73～4.63倍，在催化湿式氧化再生活性炭工艺中具有优异的催化再生效果。该钙钛矿材料制备工艺简单、易于控制，比表面积远大于传统方法制备的钙钛矿粉体。

技术领域

本申请涉及一种钙钛矿材料及其制备方法与应用，属于无机纳米材料技术领域。

背景技术

对废弃活性炭的再生处理，实现资源利用及环境污染控制是目前急需解决的问题。相较于其他再生方法，如热解再生、化学溶剂再生、电化学再生、微波辐射再生等，催化湿式氧化再生工艺具有普适性，能有效减少NO_X、SO_X等的生成，环保效益好，再生效率高，是一种高效、省时、节能的再生技术，具有无限的发展潜力和优势。在这一工艺中，200℃左右的反应温度对催化剂的热稳定性和化学稳定性有一定要求，同时要求催化剂具有一定活性。

钙钛矿型复合氧化物ABO₃是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，有良好的催化活性、铁磁性、电导性等特性，是用途多样的新型功能材料。相关研究已表明，在催化湿式氧化体系中，钙钛矿型材料具有优良的催化性质。如文献DOI:10.1016/j.apcatb.2018.12.024中考察了LaFeO₃催化剂，通过A位掺杂，实现催化湿式氧化对丙烯酸的高效降解。目前，合成钙钛矿型氧化物主要的制备方法有传统的高温固相法(陶瓷工艺方法)、溶胶-凝胶法、水热合成法、高能球磨法和沉淀法，此外还有气相沉积法、超临界干燥法、微乳法及自蔓延高温燃烧合成法等。上述方法所制备得到的材料比表面积小，极大限制了钙钛矿材料的应用，因此，如何提高钙钛矿材料的比表面积已经成为人们研究的热点。

专利CN 107456964 A中通过酸腐蚀得到高比表面积的LaMnO₃材料，不仅会产生大量酸性废水带来后续的废水处理问题，同时还会造成金属流失，降低催化剂的稳定性。水热碳微球化学性质稳定、热稳定性好，同时表面含有丰富的含氧官能团，能够与多种其他官能团相互结合形成新型复合材料。因此可以采用碳球作为载体，负载金属前驱体，原位生成钙钛矿材料。碳球模板在高温热解过程中以气体形式溢出，可以进一步起到造孔扩孔作用，从而有效提高钙钛矿材料的比表面积。

发明内容

根据本申请的第一个方面，提供了一种大比表面积的钙钛矿材料，结构式为ABO₃，其中，A选自Ca、Sr、Ba中的至少一种，B选自Zr、Ti、Hf中的至少一种，所述钙钛矿材料的比表面积为常规钙钛矿材料的1.73～4.63倍，在催化湿式氧化再生活性炭工艺中具有更好的催化再生效果。该钙钛矿材料制备工艺简单、易于控制，比表面积远大于传统方法制备的钙钛矿粉体。

一种钙钛矿材料，结构式为ABO₃，其中，A选自Ca、Sr、Ba中的至少一种，B选自Zr、Ti、Hf中的至少一种；

所述钙钛矿材料具有多孔结构。

本申请中，所述钙钛矿材料具有多孔结构，是对钙钛矿材料整体而言，具有疏松多孔的结构，且具有较大的比表面积。

可选地，所述钙钛矿材料的比表面积为20～100m²/g。

可选地，所述钙钛矿材料的比表面积为30～100m²/g。

本申请第二方面，提供了一种钙钛矿材料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)对由碳源和水组成的混合液Ⅰ进行反应Ⅰ，得到纳米碳球；

(2)对含有酸和所述纳米碳球的混合液Ⅱ进行反应Ⅱ，得到酸改性碳球；