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钙钛矿型氧化物(ABO3)具有较好的氧化还原性能和高温热稳定性能,使其在催化、太阳能电池、环境气体检测等领域具有广泛的应用前景。但以传统的合成方法制备的钙钛矿比表面积较小(<10m2/g)、活性不高,使得其应用受到限制。本文以提高钙钛矿型氧化物的比表面积和催化性能为目标,制备了不同形貌的钙钛矿型氧化物并通过贵金属Pd的负载进一步提高其催化氧化性能,揭示了产物组成、结构与其性能的关联。同时,本论文还制备了具有三维有序大孔结构的氧化锌纳米材料,研究了贵金属Au、Pt的负载对其气敏性能的影响,主要研究内容如下: 1、以赖氨酸、柠檬酸、硬脂酸、棕榈酸、甘氨酸、月桂酸为配体,采用溶胶凝胶法制备了LaNiO3纳米粒子,研究了配体种类对其结构和性能的影响。结果表明:不同配体合成的LaNiO3具有不同的结构,其中以赖氨酸为配体合成出的LaNiO3具有最高的比表面积(17.3 m2/g)和最优异的CO催化氧化活性(T50%为221℃,T90%为260℃)。赖氨酸是一种晶体生长导向剂,其含有的NH2基和COOH基等两种基团,可与金属阳离子结合,在煅烧后产生较多的空腔,增大钙钛矿的比表面积。随着配体碳链的增加,合成的LaNiO3比表面积逐渐减少,其CO催化活性也逐渐减低。采用赖氨酸辅助的溶胶凝胶法对LaNiO3的A、B位进行Sr和Cu的掺杂,结果表明掺杂后的催化活性有一定的提高,其中La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3具有最高的吸附氧浓度和最佳的CO催化活性,T50%和T90%分别为211℃和247℃。钙钛矿La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3优良的催化性能与其较高的比表面积和吸附氧物种浓度有关。 2、空心材料是一种新型形貌材料,具有较大的比表面积。本文采用碳球模板法,在较缓慢的升温速率(1℃/min)下,合成了多壳层空心球LaMnO3纳米材料。研究发现:当La/Mn比例为1∶5时,可以合成出直径在180至250 nm的多层球壳空心球LaMnO3,其拥有最高的比表面积(42.7 m2/g)。在La/Mn比例低于或高于1∶5时,晶相中会出现La2O3或MnO2杂质,这表明碳微球表面对不同的金属阳离子的吸附能力不同。与普通钙钛矿材料相比空心球钙钛矿LM-5催化剂表面的Oads/Olatt摩尔比最高,并且具有较高的Mn4+含量及更优异的低温还原性,这导致其具有最佳的甲烷催化燃烧性能(T50%=480℃和T90%=570℃)和较低的表观活化能(50.6 kJ/mol)。 3、近年来,人们发现贵金属Pd在钙钛矿型氧化物中的再生现象。本文通过胶体晶模板法成功制备了具有三维规则大孔的LaMn0.97Pd0.03O3,经过300-700℃下氢气气氛还原处理后,所有样品对1%CH4的催化氧化活性都得到提升。其中经过500℃ H2气氛处理的样品(500-LMP)具有优异的甲烷催化活性,T50%和T90%分别为412℃和504℃,其表观活化能为51.5 kJ/mol,并在100 h甲烷催化稳定性测试中依旧保持90%的甲烷转化率。另外,将Pd掺杂到高比表面积的钙钛矿催化剂中,可以提高纳米Pd的分散度和稳定性。三维大孔有序结构有利于提高气体处理效率。经过氢气还原处理,使得Pd从催化剂内部析出到表面,在提高催化性能的同时增强了金属与载体之间的相互作用,从而提高催化剂的甲烷催化活性及热稳定性。 4、采用胶体晶模板法合成了具有三维大孔有序结构的ZnO、Au/ZnO及Pt/ZnO,研究了其对正己醇的气敏性能。制备的三维有序大孔结构氧化锌的孔壁厚度为25±5 nm,孔道直径为180±10 nm。SEM结果显示加入贵金属Au和Pt后ZnO依旧保持三维有序结构。气敏测试结果表明:相比于一维和二维结构氧化锌纳米材料,三维有序大孔结构氧化锌对正己醇有较快的响应时间(6 s),这是因为其具有的独特大孔结构有利于大分子目标气体在ZnO中的扩散。掺杂贵金属Au和Pt后,材料的禁带宽度变小,且表面吸附氧含量增加及表面供体缺陷含量增加,使得氧化锌的气敏响应得到提高,其中Au/ZnO在240℃下对10 ppm正己醇响应达到95,并且具有较好的选择性。