赵新新 陈辉 张

华北水利水电大学土木与交通学院（450045）

溶胶-凝胶法制备La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0～0.8）钙钛矿催化剂

华北水利水电大学土木与交通学院（450045）

采用以柠檬酸为络合剂的溶胶-凝胶法制备了控制单一变量pH的La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）钙钛矿型复合氧化物粉体，并用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对其进行表征分析。

溶胶-凝胶法；单一变量pH；La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3；催化剂

0 引言

随着汽车保有量的激增，汽车尾气排放已经成为大气污染的主要来源，研究用于汽车尾气净化的催化剂已经成为研究热点，尤其是钙钛矿型催化剂颇受关注。钙钛矿型复合氧化物（ABO3）是一种具有独特物理化学性质的新型无机非金属材料[1]，其中A位一般是稀土元素（La、Sr、Ce等），B位一般是过渡金属元素（Co、Mn、Fe等），将A位和B位元素通过组合和掺杂可形成具有良好催化活性的钙钛矿型复合氧化物。钙钛矿型复合氧化物价格低廉，种类多样，已经成为一种具有良好应用前景的催化材料[2]。钙钛矿的制备方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、固相法、微乳液法等[3]，其中溶胶-凝胶法具有制备温度低、化学计量准确、制备的样品颗粒较小、比表面积大等优点[4]。

1 试验

1.1 催化剂制备

试验药品有六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)，生产厂家为天津市光复精细化工研究所；硝酸锶(Sr (NO3)2)，生产厂家为天津市瑞金特化学品有限公司；六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和九水合硝酸铁(Fe (NO3)3·9H2O)，生产厂家为天津市风船化学试剂科技有限公司；一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)，生产厂家为天津市恒兴化学试剂制造有限公司；氨水（NH3· H2O），生产厂家为烟台市双双化工有限公司。以上药品均为分析纯。

按照La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）的化学计量比准确量取事先配置好的浓度均为0.1 mol/L的金属硝酸盐溶液和0.3 mol/L的柠檬酸配置成混合液，其中柠檬酸和总的金属离子物质的量比为1.5：1，然后加入氨水调节pH=4或者pH=8形成前驱液，将其放于恒温搅拌器中搅拌至胶状，再将其放入鼓风干燥箱中进行干燥形成干凝胶，最后将干凝胶放入高温烧结炉中进行800℃焙烧得到粉末样品。

1.2 催化剂表征

采用荷兰Panalytical公司生产的X'Pert Pro型X射线衍射仪进行物相组成分析。仪器管电压为40 kV，管电流为30 mA，CuKα，波长λ=1.54Å，扫描角度2θ=5°～90°，扫描速度为8°/min。

采用德国蔡司公司生产的EVO 18型扫描电镜进行样品形貌观察。

2 结果与讨论

2.1 XRD表征

样品的XRD图如图1和图2所示。由图1看出，当pH=4时，均生成了钙钛矿相，但是都含有杂质Co3O4。当x=0.6和0.8时还有SrCO3杂相生成，这表明Sr掺杂量过大。由图2看出，当pH=8时，也均生成了钙钛矿相，含杂质较少。当x=0和0.2时存在La2O3杂相。

图1 pH=4的XRD图

图2 pH=8的XRD图

2.2 SEM表征

样品的扫描电镜照片如图3所示。图（a）、（b）、（h）和（i）由类球状颗粒堆积而成，没有大的团簇。图（c）、（d）、（e）、（f）和（g）团聚严重，形成很多大的无规则块状结构。图（j）由类球状颗粒紧密堆积而成，形貌较好，颗粒粒径小，分布均匀，具有较大的比表面积。

图3 SEM图

3 结论

溶液的pH值对于La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3（x=0、0.2、0.4、0.6、0.8）钙钛矿催化剂的制备有明显影响，pH= 8条件下合成的催化剂粉体较为纯净。

当pH=4，x=0、0.2和pH=8，x=0.4、0.6、0.8时,钙钛矿催化剂粉体具有较好形貌，特别是pH=8、x=0.8条件下的样品形貌最好。

[1]高东山,房正刚,陆春华.Sm0.5Sr0.5CoO3-δ钙钛矿型氧化物的制备与光学性能[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,甘钊生,梁志.钙钛矿型复合氧化物的制备方法研究进展[J].广东化工,2015,42(24)：119-120.

[4]王嘉伟.溶胶-凝胶法合成La0.2Sr0.7TiO3材料及表征[J].山西化工,2015,35(6)：18.