纳米钙钛矿型氧化物Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2M_1-xCu_xO₃（M=Fe,Mn）的制备、表征及其对NO+CO的催化活性

【作者】 沈建宇； 王丽； 王颖； 金玉秀； 方敏华；

【机构】 宁波大学材料科学与化学工程学院；

【摘要】 本文为探究纳米钙钛矿型复合氧化物ABO₃中不同B位元素及Cu的掺杂量对催化剂的结构、形貌、表面性质和催化活性的影响规律及原因,并优化出具有更好活性的催化剂,采用柠檬酸-溶胶-凝胶法制备得到8个钙钛矿型复合氧化物Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_1-xCu_xO₃和Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃（x=0.1-0.4）,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱（XPS）等分析方法对其进行了表征,并测试了8个样品对CO+NO的催化活性。其中,Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_1-xCu_xO₃对于NO的催化活性顺序为:Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.7Cu_0.3O₃≈Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.9Cu_0.1O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.8Cu_0.2O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.6Cu_0.4O₃,对CO的催化活性顺序为:Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.7Cu_0.3O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.6Cu_0.4O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.8Cu_0.2O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.9Cu_0.1O₃。而Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃对NO和CO的催化活性的顺序分别为Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.7Cu_0.3O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.6Cu_0.4O3>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.8Cu_0.2O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃和Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.7Cu_0.3O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.8Cu_0.2O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.6Cu_0.4O₃>Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃。结果表明,在Fe、Mn两个系列中,x=0.3时的两个样品对CO+NO分别具有最高的催化活性,Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.7Cu_0.3O₃对NO和CO的转化率均在225℃时达到100%,而Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.7Cu_0.3O₃对NO和CO的转化率则分别在325℃和225℃时达到100%。Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.7Cu_0.3O₃的催化活性优于Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2 Mn_0.7Cu_0.3O₃,这是由于Fe⁴⁺/Fe³⁺的摩尔比高于Mn⁴⁺/Mn³⁺,并且,Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Fe_0.7Cu_0.3O₃中所有Ce⁴⁺/Ce³⁺,Cu⁺/Cu²⁺和OA/OL的摩尔比均高于Y_0.7Ce_0.1Sr_0.2Mn_0.7Cu_0.3O₃中相应的摩尔比,而这些因素均有利于NO+CO的催化活性。通过适量的Cu取代B位离子可提高催化剂对NO+CO的氧化还原性,同时,Cu的掺杂对于Fe、Mn两个系列中OA/OL的摩尔比具有不同的影响。更多还原