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载体和催化剂的选择以及制备方法是影响负载型钙钛矿(ABO<,3>)氧化物催化剂几个关键因素,好的催化剂载体不仅能使催化剂均匀地附着在表面,具有很好的分散性,而且能增加催化剂的比表面积,甚至能通过增加催化剂的氧格空位来提高催化剂的催化活性。对于钙钛矿催化剂来说,A位阳离子的取代和B位阳离子的选择将决定催化剂的催化性能。本文选择孔隙率高达96%的多孔莫来石纤维陶瓷作为钙钛矿型催化剂的载体,利用Sr<2+>阳离子部分取代A位的La<3+>阳离子,同时B位选择贵金属Pd部分取代Co<3+>阳离子,首次选用多孔莫来石纤维陶瓷为催化剂载体,并采用了真空浸渍法分别制备了负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>和La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>(X=0.2,0.4,0.6和0.8)钙钛矿氧化物催化剂,研究A位和B位取代对催化剂催化活性的影响。
分别利用SEM、DSC-TG、XRD等对两种系列催化剂的微观结构及性能进行了表征,SEM表明,催化剂能较好地与多孔莫来石纤维陶瓷结合并具有较好地分散性,催化剂颗粒为片状和圆球状;DSC-TG测试结果分析发现Sr<2+>对La<3+>的取代使得催化剂产生晶格畸变,出现氧格空位,并且随着Sr<2+>取代量的增加,氧格空位量也相应得到增加:两种系列催化剂XRD研究发现,采用多孔莫来石纤维陶瓷作为催化剂的载体,抑制了钙钛矿结构形成过程中SrCO<,3>晶体杂相的生成,但同时也引入了少量的La(OH)<,3>杂相;在负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>催化剂中没有发现La(OH)<,3>衍射峰,因此Pd的掺入抑制了La(OH)<,3>杂相的生成,但同时也引入微量的SrPd<3>o<,4>杂相。催化测试实验结果表明,多孔莫来石纤维陶瓷载体负载La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>和La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>(x=0.2,0.4,0.6和0.8)钙钛矿氧化物催化剂都具有较好的CO+NO催化氧化还原(Redox)特性,贵金属Pd的掺入明显增强了La-Sr-Co-O催化剂的催化活性。对于负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂而言,负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>氧化物催化剂的整体CO催化氧化能力较强,但负载型La<,0.4>Sr<,0.6>CoO<,3-δ>钙钛矿催化剂的整体NO催化还原能力较强;负载型La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3-δ>钙钛矿催化剂表现出较强的单位表面积的CO催化氧化和NO催化还原活性。在负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>系列钙钛矿氧化物催化剂中,负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂的CO整体催化氧化和NO整体催化还原活性均较高;负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂对CO单位表面催化氧化活性较高,负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>系列催化剂对NO单位表面催化还原活性则随着温度的升高而剧烈增加,但是温度对负载型La<,0.4>Sr<,0.6>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂的催化还原活性影响最为显著。