鑭鍶鈷氧催化劑(LaSrCoO)(化學(xué)式通常為 La???Sr?CoO?,x=0.1~0.6)屬于鈣鈦礦型復(fù)合金屬氧化物,具有 ABO?結(jié)構(gòu)(A 位為稀土 / 堿土金屬,B 位為過渡金屬)。其核心特點(diǎn)包括: 可調(diào)變的電子結(jié)構(gòu):Sr 摻雜可引入氧空位和 Co 離子價態(tài)變化(如 Co3?/Co??),顯著提升催化活性; 高氧還原 / 析出反應(yīng)(ORR/OER)活性:廣泛應(yīng)用于燃料電池、金屬 - 空氣電池等領(lǐng)域; 熱穩(wěn)定性與抗積碳性:在高溫催化反應(yīng)(如甲烷燃燒、CO 氧化)中表現(xiàn)優(yōu)異。 其催化性能與制備方法密切相關(guān),噴霧干燥法通過調(diào)控顆粒形貌和孔隙結(jié)構(gòu),可進(jìn)一步優(yōu)化其活性和穩(wěn)定性。
那艾儀器噴霧干燥機(jī)制備鑭鍶鈷氧催化劑的按理分享
共沉淀 - 噴霧干燥法制備 La?.?Sr?.?CoO?用于氧還原反應(yīng)
制備流程: 前驅(qū)體溶液配制: 將硝酸鑭(La (NO?)??6H?O)、硝酸鍶(Sr (NO?)?)、硝酸鈷(Co (NO?)??6H?O)按化學(xué)計(jì)量比溶解于去離子水,濃度為 1 mol/L; 加入 NaOH 和 Na?CO?混合溶液(pH=9.5~11.5),形成氫氧化物 / 碳酸鹽共沉淀。 噴霧干燥: 將沉淀調(diào)漿后通過壓力式霧化器(噴嘴孔徑 0.5 mm,壓力 10 MPa)霧化,進(jìn)風(fēng)溫度 200℃,出風(fēng)溫度 90℃; 干燥后得到粒徑 50~150 μm 的球形前驅(qū)體顆粒。 煅燒活化: 在馬弗爐中 700℃煅燒 3 小時,形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。 性能特點(diǎn): 比表面積 22 m2/g,氧還原反應(yīng)(ORR)起始電位 0.92 V(vs RHE),接近商業(yè) Pt/C 催化劑; 多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)氧氣擴(kuò)散,在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)固相法制備的催化劑。 應(yīng)用場景:堿性燃料電池陰極催化劑。
葡萄糖模板 - 噴霧干燥法制備多孔 LaSrCoO?用于 CO 氧化 類比 Ca 摻雜方法)
制備流程: 溶膠 - 凝膠前驅(qū)體制備: 將硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷按化學(xué)計(jì)量比溶解于去離子水,加入檸檬酸(金屬離子:檸檬酸 = 1:1.5)作為絡(luò)合劑; 加入葡萄糖(金屬離子:葡萄糖 = 1:2)作為造孔劑,攪拌至形成透明溶膠。 噴霧干燥: 采用離心式霧化器(轉(zhuǎn)速 8000 rpm),進(jìn)風(fēng)溫度 220℃,出風(fēng)溫度 100℃; 干燥后得到粒徑 80~200 μm 的球形前驅(qū)體。 煅燒與模板去除: 在空氣氣氛中 800℃煅燒 5 小時,葡萄糖碳化后分解,形成蠕蟲狀多孔結(jié)構(gòu)。 性能特點(diǎn): 比表面積 44.8 m2/g,CO 轉(zhuǎn)化溫度低至 180℃; 多孔結(jié)構(gòu)暴露更多活性位點(diǎn),抗硫中毒能力顯著提升(SO?濃度 300 ppm 時轉(zhuǎn)化率仍 > 90%)。 應(yīng)用場景:工業(yè)廢氣中 CO 的低溫催化凈化。
金屬有機(jī)框架(MOF)輔助噴霧干燥制備 La?.?Sr?.?CoO?用于甲烷燃燒 (基于微波輔助法推測)
制備流程: MOF 前驅(qū)體制備: 將硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷與 2 - 甲基咪唑混合,在乙醇 / 異丙醇混合溶劑(體積比 2:1)中形成 ZIF-67 衍生 MOF; 加入聚乙烯醇(PVA)作為粘結(jié)劑,調(diào)節(jié)溶液黏度至 500 cP。 噴霧干燥: 采用壓力式霧化器(壓力 20 MPa),進(jìn)風(fēng)溫度 250℃,出風(fēng)溫度 110℃; 干燥后得到粒徑 100~200 μm 的核殼結(jié)構(gòu)顆粒(MOF 內(nèi)核包裹金屬鹽)。 煅燒與碳化: 在氮?dú)鈿夥罩?600℃煅燒 4 小時,MOF 分解為多孔碳骨架,同時金屬鹽轉(zhuǎn)化為鈣鈦礦氧化物。 性能特點(diǎn): 碳骨架支撐的多孔結(jié)構(gòu)使比表面積達(dá) 35 m2/g,甲烷燃燒溫度(T90)為 580℃; 碳層抑制高溫下 Co 物種的燒結(jié),在 700℃連續(xù)運(yùn)行 100 小時活性無明顯衰減。 應(yīng)用場景:工業(yè)鍋爐尾氣中甲烷的高效燃燒處理。
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