钙钛矿结构材料在催化方面的应用简述
4页1、钙钛矿结构材料在催化方面的应用简述摘要:钛矿是地球上最多的矿物,经过定向合成的特殊钙钛矿类型材料,对很多污染物具有 很好的催化降解效果。本文结合国内外研究研究成果,对钙钛矿的结构、制备方法、催化方 面的应用以及目前的研究热点进行概述,以期对相关的研究工作进行指导。关键字:钙钛矿、合成方法、催化反应ABSTRACT: The_titanium ore is most abundant on the earth. The special perovskite material stereospecific synthesized has good effect on the catalytic decomposition of many contaminants. This paper analyzed both domestic an foreign achievements, overviewed the structure of perovskite, the preparation methods, the application on the catalysis and the
2、main focus of current research. To expect to be helpful for the relative research.KEY WORDS:the perovskite/preparation methods/catalytic reaction1. 钙钛矿的结构钙钛矿是以俄罗斯地质学Preosvik的名子命名的,其结构通常有简单钙钛矿 结构、双钙钛矿结构和层状钙钛矿结构。简单钙钛矿化合物的化学通式是 ABX3, 其中X通常为半径较小的02+或F-,双钙钛矿结构(Double-Perovskite)具有 A2B2X6 组成通式,层状钙钛矿结构组成较复杂, 研究较多的是具有通式 A3B2O7 以及具有超导性质的 YBa2Cu3O7 和三方层状钙钛 La2Ca2 MnO7 等。目前, 研究 最多的是组成为 ABX3 的钙钛矿结构类型化合物。组成为 ABO3 的钙钛矿结构类型化合物, 所属晶系主要有正交、立方、菱方、 四方、单斜和三斜晶系., A 位离子通常是稀土或者碱土具有较大离子半径的金 属元素,它与 12 个氧配位,形成最密立方堆积,主要起稳
3、定钙钛矿结构的作用; B 位一般为离子半径较小的元素(一般为过渡金属元素,如 Mn、Co、Fe 等), 它与 6个氧配位,占据立方密堆积中的八面体中心,由于其价态的多变性使其通 常成为决定钙钛矿结构类型材料很多性质的主要组成部分。与简单氧化物相比, 钙钛矿结构可以使一些元素以非正常价态存在,具有非化学计量比的氧,或使活 性金属以混合价态存在,使固体呈现某些特殊性质。由于固体的性质与其催化活 性密切相关,钙钛矿结构的特殊性使其在催化方面得到广泛应用1。2. 钙钛矿的制备方法 材料的性质在很大程度上依赖于材料的制备方法。钙钛矿结构类型化合物 的制备方法主要有传统的高温固相法( 陶瓷工艺方法) 、溶胶-凝胶法、水热合成 法、高能球磨法和沉淀法,此外还有气相沉积法、超临界干燥法、微乳法及自蔓 延高温燃烧合成法等。1) 高温固相法 这是目前用的最多的一种方法,一般采用金属氧化物、碳 酸盐或草酸盐等反应前驱物,反应起始物经过充分混合、煅烧,合成温度通常需 要10001200 C。高温固相法常用于合成多晶或晶粒较大的、烧结性较好的固 体材料,产品的纯度较低,粒度分布不够均匀,适用于对材料纯度等要求不
4、太高 而且需求量较大的材料的制备.。2) 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法( Sol-Gel Process) 是化合物在水或低碳醇溶剂中经溶液、溶胶、凝胶而固化,再经热处理制备氧化物、复合氧化物和许多固 体物质的方法。溶胶-凝胶法中反应前驱体通常为金属无机盐和金属有机盐类, 如金属硝酸盐、金属氯化物及金属氧氯化物、金属醇盐、金属醋酸盐、金属草酸 盐。溶胶-凝胶法中多以柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、硬脂酸等配位性较强 的有机酸配体为主。该方法可以用来制备几乎任何组分的六角晶系的型钙钛矿结 构的晶体材料,能够保证严格控制化学计量比,易实现高纯化,原料容易获得, 工艺简单,反应周期短,反应温度、烧结温度低,产物粒径小,分布均匀。由于 凝胶中含有大量的液相或气孔, 在热处理过程中不易使颗粒团聚, 得到的产物分 散性好。此法存在缺点是处理过程收缩量大,残留小孔,成本高和干燥时开裂。3) 水热合成法 水热合成法( hydrothermal synthesis) 是材料在高温高压封 闭体系的水溶液(或蒸气等流体) 中合成, 再经分离和后处理而得到所需材料。水 热反应的特点是影响因素较多,如温度、压力、时间
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