钙钛矿型催化剂催化氧化NO讲解
钙钛矿型复杂氧化物
钙钛矿型复杂氧化物全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:钙钛矿型复杂氧化物是一类具有特殊晶体结构和优异性能的材料,在光电、电子、磁学等领域都有着广泛的应用。
钙钛矿的晶体结构是一种典型的ABX3结构,其中A位是钙离子,B位是过渡金属离子,X 位是氧离子。
这种晶体结构的稳定性和多样性使得钙钛矿型复杂氧化物具有丰富的物理和化学性质。
钙钛矿型复杂氧化物的最大特点之一是其广泛的带隙调控性能。
通过改变元素成分、晶体结构和掺杂等方式,可以调控其能隙大小,使其在可见光、红外光和紫外光等不同波段都具有优异的光学性能。
这种带隙调控性能使得钙钛矿型复杂氧化物在光电器件、光催化、光电子器件等方面都有着广泛的应用前景。
钙钛矿型复杂氧化物还具有优异的电学性能。
由于其独特的晶体结构和电子构型,这类材料在介电、铁电、铁磁等方面都表现出色。
特别是一些钙钛矿型复杂氧化物在高温超导、多铁性、自旋玻璃等领域展现出独特的电学性能,表现出很高的研究和应用价值。
钙钛矿型复杂氧化物也在催化、能源存储转换、生物医药等领域有着广泛的应用。
一些钙钛矿型复杂氧化物被用作光催化剂,能够将太阳光转化为化学能或者清洁能源;还有一些钙钛矿型复杂氧化物被用作锂离子电池、燃料电池等能源存储转换材料,具有更高的能量密度和循环稳定性;还有一些钙钛矿型复杂氧化物被应用于医学成像、药物传递等生物医药领域,具有更好的生物相容性和药物控释效果。
钙钛矿型复杂氧化物是一类具有丰富物理化学性质和广泛应用前景的材料。
随着人们对其结构与性能的深入研究,相信其在光电、电子、催化、能源存储转换、生物医药等领域将有更广泛的应用,也将推动材料科学与技术领域的发展。
第二篇示例:钙钛矿型复杂氧化物是一类具有重要应用价值的材料,其具有优异的光学、电学和磁学性质,被广泛应用于光电器件、电池、传感器等领域。
本文将从该类材料的基本性质、制备方法、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
钙钛矿型复杂氧化物通常由一种或多种金属离子与氧离子构成,其晶体结构为一种具有三维网状结构的复杂氧化物,具有较高的对称性和稳定性。
钙钛矿氧化物催化剂
钙钛矿氧化物催化剂钙钛矿氧化物催化剂是一种新兴的催化剂,由钙钛矿结构的氧化物组成。
由于其优异的催化活性、稳定性及可再生性等优点,钙钛矿氧化物催化剂已经成为研究和应用的热点。
本文将从钙钛矿氧化物催化剂的结构、性质和应用等角度进行分析。
1. 钙钛矿氧化物催化剂的结构钙钛矿氧化物催化剂是由ABO3组成的一种三元结构化合物。
其中,A和B分别为两种金属元素,O为氧元素。
常见的钙钛矿氧化物催化剂有:LaMO3、LaMnO3、LaNiO3等。
钙钛矿氧化物催化剂中的ABO3结构与普通钙钛矿结构十分相似,但在晶格结构中,A和B两种金属离子的占据率有所不同。
以LaMO3为例,La3+和M3+离子分别占据A和B 位置,O2-离子占据八面体和四面体的位置。
这种结构使钙钛矿氧化物催化剂具有高度的稳定性和化学惰性。
2. 钙钛矿氧化物催化剂的性质(1)催化活性:钙钛矿氧化物催化剂具有较高的催化活性。
研究表明,其高催化活性主要来源于其特殊的晶体结构以及丰富的氧空位。
(2)稳定性:钙钛矿氧化物催化剂表现出很高的稳定性。
经过实验证明,这种催化剂可以在高温、高压等极端环境下工作,并能保持良好的催化效果。
(3)可再生性:钙钛矿氧化物催化剂在催化反应后可通过氧化还原反应进行再生。
这种催化剂的可再生性可以大大减少生产成本并减少对环境的污染。
3. 钙钛矿氧化物催化剂的应用由于钙钛矿氧化物催化剂具有优异的性质,因此在多个领域得到了广泛的应用。
(1)环保领域:钙钛矿氧化物催化剂可用于空气污染物的净化,在VOCs、NOx、SOx等污染物的净化方面表现出优异的效果。
(2)化学反应领域:钙钛矿氧化物催化剂可用于有机物的合成和加氢反应等方面,在有机合成过程中可以起到良好的催化作用。
(3)能源领域:钙钛矿氧化物催化剂可应用在固体氧化物燃料电池中。
通过这种催化剂的作用,可以提高燃料电池的效能并减少燃料的消耗。
4. 钙钛矿氧化物催化剂的未来发展钙钛矿氧化物催化剂在能源、环保、化学反应等领域能够发挥比较大的作用,但是目前研究还不够深入,还存在一些问题。
钙钛矿催化的应用原理
钙钛矿催化的应用原理1. 简介钙钛矿是一种重要的催化剂,在各种化学反应和能量转化中具有广泛的应用。
它的独特结构和物理化学性质赋予了它在催化领域的特殊作用。
本文将介绍钙钛矿催化的应用原理,包括其结构特点、催化反应机理以及主要应用领域。
2. 钙钛矿的结构特点钙钛矿是一类具有ABX3结构的化合物,其中A和B位是阳离子,X位是阴离子。
它的晶格结构通常为立方晶系,具有高度有序的结构。
钙钛矿的结构特点决定了其在催化反应中的活性和选择性。
•A位阳离子:A位通常是一种较大的离子,如钙离子(Ca2+),稀土离子(Ln3+)等。
它们的存在可以调节钙钛矿结构,影响催化性能。
•B位阳离子:B位通常是过渡金属离子,如铁离子(Fe3+),铬离子(Cr3+)等。
它们的存在赋予了钙钛矿催化剂的催化活性。
•X位阴离子:X位通常是一种氧离子(O2-),它固定在B位阳离子的周围形成稳定的结构。
3. 钙钛矿催化反应机理钙钛矿在催化反应中起到的作用是通过与反应物发生相互作用,并降低反应活化能从而加速反应速率。
具体的反应机理取决于催化反应的类型,下面将以氧化反应为例进行说明。
•吸附:当反应物接触到钙钛矿表面时,它们会通过物理吸附或化学吸附与钙钛矿表面发生相互作用。
这种吸附作用可以促使反应物分子间的键断裂和形成,从而使反应物在表面上发生反应。
•活性中心:钙钛矿的结构特点使得部分金属离子(B位阳离子)具有较高的活性。
这些金属离子可以提供电子或接收电子,从而在反应中起到催化作用。
•反应路径:钙钛矿的催化能力主要体现在调节反应物的吸附、分子结构重新排列和反应物解离等反应步骤中。
通过这些路径,钙钛矿可以加速反应速率并选择性地产生所需的产物。
4. 钙钛矿催化的应用领域钙钛矿催化剂由于其独特的结构和性质,广泛应用于以下领域:•能源转化:钙钛矿在太阳能电池中作为光电转化材料,可以将光能转化为电能。
此外,钙钛矿还可用于储能材料、燃料电池等能源转化领域。
•环境保护:钙钛矿作为催化剂可以用于废气处理、有机物降解和重金属去除等环境保护领域。
影响钙钛矿型复合氧化物催化分解NO因素的讨论
层 ,使 比 表 面 积 增 加 。 用 相 应 的 A 离 子 部 分 地 置 换 AB ,中 的 A 离 解 温 度 尤 为 重 要 。 作 者 通 过 实 验 研 究 发 现 当 溶 胶 的 形 成 温 度 为 O 子 ,使 原 子 结 构 式 由 A O 变 成 了 AI B , 可 以 使 这 种 畸 变 改 9 ℃ , 分 解 温 度 为 5 0 5 0 时 催 化 性 能 较 好 , 验 结 果 如 图 1 2 B _A X O, x 0 热 0—5℃ 实 、 变 , 种 改 变可 使催 化 剂 活性 达 到最 佳 状 态 。 这 由 于 发 生 畸 变 等 原 因 , 钙 钛 矿 型 复 合 氧 化 物 的 晶 体 结 构 上 将 在 产 生 点 缺 陷 , 缺 陷 分 别 为 阳 离 子 缺 位 和 阴 离 子 缺 位 。 由 于 B 离 子 点 需 要 构 成 牢 固 的 对 钙 钛 矿 型 结 构 起 稳 定 作 用 的 B 面 体 , 阳 离 子 0八
、
结 构 畸 变 对 催 化 活 性 的 影 响
理 想 的 钙 钛 矿 型 结 构 ( B 是 立 方 晶 体 , 算 钙 钛 矿 结 构 中 双 聚 、 状 聚 合 、 二 维 状 聚 合 、 维 空 问 的 网 状 聚 合 等 多 种 聚 合 物 A O) 计 链 准 三
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钙钛矿氧化物_有机物电氧化_概述说明以及解释
钙钛矿氧化物有机物电氧化概述说明以及解释1. 引言1.1 概述钙钛矿氧化物作为一类具有重要应用潜力的功能材料,近年来引起了广泛的关注和研究。
钙钛矿氧化物具有结构简单、稳定性高、电子传输速率快等特点,使其在多个领域展现出卓越的性能。
而有机物电氧化则是指将有机物质转化为其对应的氧化产物,并借助外加电势或电流进行反应过程中的催化现象。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面进行介绍和探讨。
首先,对钙钛矿氧化物进行定义和特性的阐述,包括其晶体结构、物理性质以及结构与性能之间的关系等。
接着,重点阐述了合成钙钛矿氧化物的方法,包括常见的溶液法、固相法等,并对各种方法进行评价和比较。
然后,将重点探讨有机物电氧化过程中所涉及到的原理和相关实验方法与条件,同时对实验结果进行分析与讨论。
最后,通过对钙钛矿氧化物在有机物电氧化方面的应用进行深入研究,评价了其催化活性,并分析了影响催化活性的因素。
此外,本文还对钙钛矿氧化物在有机物电氧化领域的发展趋势和前景进行了展望。
1.3 目的本文旨在全面、系统地介绍钙钛矿氧化物和有机物电氧化相关知识,并探究钙钛矿氧化物在有机物电氧化过程中的应用。
通过对相关实验结果与讨论的阐述,提供对该领域的进一步理解和研究方向建议。
通过分析现有研究成果和发展趋势,为未来设计新型催化剂以及改进现有催化体系提供科学依据,并为相关领域的进一步拓展提供参考。
2. 钙钛矿氧化物:2.1 定义和特性:钙钛矿氧化物是一类具有特殊晶体结构的材料,通常以ABO3的式子表示,其中A和B是金属离子,O表示氧离子。
这种结构中,会存在一个由边界共享的八面体配位器围绕着B离子组成的传导通道。
这种结构赋予了钙钛矿氧化物优异的电学和光学性能。
钙钛矿氧化物具有许多特征,如高温稳定性、良好的电导性和卓越的光学吸收特性。
此外,它们还具有较低的能带隙,使得它们在太阳能电池、光催化等领域中有着广泛应用。
2.2 合成方法:目前合成钙钛矿氧化物主要采用固相法、水热法和溶胶-凝胶法等不同方法。
钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化中的实验探究
钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化中的实验探究摘要:钙钛矿型催化剂具有易于合成、成本低、热稳定性高的优点,并且A、B位接受不同价位的金属离子取代得到可调节的物理化学性质,表现出灵活的构造和优良的催化功能,在汽车尾气净化中,具有可取代贵金属型催化剂的潜力。
可以通过溶胶-凝胶法、共沉淀法、机械混合法、浸渍法等方法合成得到,能有效消除害尾气物质,使soot的起燃温度下降,并使NOX的转化率升高,以满足越来越严格的排放法规。
关键词:钙钛矿型催化剂;结构;制备方法;反应机理;应用近年来汽车保有量表现出持续增加的趋势,人们出行变得更加便利的同时也加剧了环境的恶化,国家排放控制工作也在增加。
从提出的新国六排放标准可以看到,N2O的排放量、尾气排放中的颗粒数量(PN)也被纳入法规中,各成分限值见表1。
研究表明在发动机尾气后处理上催化去除是最有效的方法之一,大部分研究都转向去除PM和NOx,一般柴油机碳烟的燃烧温度(550~700℃)小于排气温度(180~450℃),碳烟(soot)很难在发动机正常工况下完全燃烧,所以需要借助催化剂催化氧化。
钙钛矿材料因其良好的热力学稳定性以及氧化还原性能,被认为是最有前途的催化剂,然而,钙钛矿催化剂具有高表面积要求。
这也限制了其商业化发展。
目前大部分研究仍处于实验室阶段,通过实验的手段。
表1 不同标准常温排气污染物排放限值要求制备了纳米级粒径的钙钛矿催化剂粉末,通过活性测试其在去除尾气污染物的性能,因此本文基于实验上的研究对钙钛矿催化剂的应用展开论述。
1.钙钛矿的结构钙钛矿是一种陶瓷氧化物,原型是一种天然的矿物CaTiO3,一般结构通式为ABO3,目前研究中也有A2BO4型。
以ABO3型为例,在结构没有发生畸变的情况下钙钛矿为立方晶系结构,其结构如图1所示。
图中A,B的原子半径不同,其中A位离子半径相对较大且有12个配位氧原子,这些氧离子又同时分布在 BO6八面体共享角上,B位阳离子具有6个配位氧。
(整理)钙钛矿型复合氧化物LaBO3
钙钛矿型复合氧化物LaBO3钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料。
其具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点。
作为一种重要的纳米功能材料,LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)复合氧化系列复合氧化物由于其种类繁多、结构特殊等物理化学特性,已成为当今纳米材料研究的热点之一;它作为一种新兴的热电材料,由于其独特的结构和热电性能,近年来受到了越来越多的研究工作者的关注;它作为一种重要的环境催化材料,具有钙钛矿结构的LaBO3由于其良好的热稳定性、储氧性能以及低廉的成本,一直被看作可以替代贵金属催化剂的首选的高效催化剂,其成为了研究金属氧化物的固体化学与其催化性能关系的合适的模型材料,并在机动车辆尾气催化净化、天然气催化燃烧等领域已显出十分诱人的前景,有望取代价格昂贵、资源匮乏的贵金属催化剂。
理想的ABO3钙钛矿结构是立方晶系,半径较大的稀土金属离子A被12个O 原子以立方对称性包围;B位离子是半径较小的过渡金属离子,处于6个O离子组成的八面体中央。
A—O之间距离20.5a,(a为晶格常数)B—O之间距离0.5a,三种离子半径满足:这个结构的稳定条件是:rA >0.90,rB>0.51。
此外,在形成稳定的ABO3型氧化物时,各种离子必须满足Gold- Schmidt 条件:即哥德布密特允许因子 t:0.75<t=(rA + rB) /21 / 2(rB+ rO) <1.0。
钙钛矿型催化剂在中高温活性高,热稳定性好,成本低。
研究发现,表面吸附氧和晶格氧同时影响钙钛矿催化活性。
较低温度时,表面吸附氧起主要的氧化作用,这类吸附氧能力由B位置金属决定;温度较高时,晶格氧起作用,不仅改变A、B位置的金属元素可以调节晶格氧数量和活性,用+2或+4价的原子部分替代晶格中+3价的A、B原子也能产生晶格缺陷或晶格氧,进而提高催化活性。
钙钛矿型复合氧化物
钙钛矿型复合氧化物引言钙钛矿型复合氧化物是一种具有广泛应用前景的材料,其特殊的晶体结构和优异的物理化学性质使其在能源转换、电子器件、催化剂和光电探测等领域有着重要的应用。
本文将对钙钛矿型复合氧化物的结构、合成、性质以及应用进行综述和分析。
一、钙钛矿型复合氧化物的结构钙钛矿型复合氧化物是一类具有ABO3化学式的化合物,其中A位是一价或二价金属离子,B位是三价金属离子。
在钙钛矿型结构中,A位离子和BO6八面体共同构成空间网格,BO6八面体由六个氧离子包围。
典型的钙钛矿型结构是立方晶系,但也存在着许多变种,例如斜方钙钛矿型、三斜钙钛矿型等。
钙钛矿型复合氧化物的结构可以通过X射线衍射、电子显微镜等技术进行表征。
通过这些技术,可以确定钙钛矿型复合氧化物的晶胞参数、晶格畸变和晶体缺陷等信息,进而了解其结构与性质之间的相互关系。
二、钙钛矿型复合氧化物的合成方法钙钛矿型复合氧化物的合成方法多种多样,常见的包括溶胶-凝胶法、水热法、固相反应法和物理气相沉积法等。
1.溶胶-凝胶法:该方法通过溶胶的形态转变为凝胶,然后通过热处理得到所需的复合氧化物。
溶胶-凝胶法具有反应温度低、精密控制结构和组成的优点。
2.水热法:该方法利用水的高温高压性质,在水溶液中进行合成反应。
水热法通常可以制备具有较高结晶度和较细颗粒尺寸的复合氧化物。
3.固相反应法:该方法是通过固相反应使原料中的元素发生化学反应,形成所需的复合氧化物。
固相反应法适用于高温合成,但反应条件较为严格。
4.物理气相沉积法:该方法通过在基底上沉积物理蒸发或溅射的薄膜,形成钙钛矿型复合氧化物。
物理气相沉积法适用于制备薄膜和异质结构。
三、钙钛矿型复合氧化物的性质钙钛矿型复合氧化物具有许多独特的物理和化学性质,使其在各个领域具有广泛的应用潜力。
1.光学性质:钙钛矿型复合氧化物具有优异的光学性质,例如光吸收、发光和非线性光学特性。
这些性质使其在光电器件、光催化和光学传感等领域有着重要的应用。
钙钛矿型催化剂La1-x KxCoO3-λ的表征特性及对柴油机尾气中NOx催化性能的研究
钙钛 矿 型 催 化 剂 L a一
C O3A o 一 的表 征 特 性 及 对
柴油机尾气 中 N O 催 化 性 能 的研 究
黄齐飞 , 崇林 范 国梁 刚 , 宋 , ,吕 李小娟 赵 瑞芬 ,
(. 1天津 大学内燃 机燃烧 学国家重点实验室 , 天津 30 7 ; . 0 02 2 天津大学材料学 院 , 天津 3 0 7 ) 0 0 2 摘 要 :采用柠檬 酸络合燃烧 法制备了 K 部分取 代 L 的 L , o , a a…K C O 一钙钛矿 型催化 剂 , 用 X D、T M 和 使 R SE
teep rv k et em x do ie a l v s g t yt p rtr p ormm d rat n( l .T e x e m na r— h s e s i - p i x s sa oi et a d b m eaue rg o t y e d w s n i e e a e ci , R) h p r e t e e o r P e i l
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第1 2卷 第 5期
20 0 6年 1 0月
燃
烧
科
学
与
技
术
Vo | 2 l 1 No 5 . 0t 06 c .2 0
J u n lo mb sin S in ea d Te h oo y o r a fCo u to ce c n c n l g
S ud i Ca a y i tv t fPe o s ie Ty e Ox de 1 K O 3 ^ t y O l t l tc Ac iy o r v k t - p i s La i Co
一 一
f r t e Re v lo o h mo a f NO f o Di s lEx a tG a e r m e e h us s s
固体催化材料之高热稳定性材料:钙钛矿、尖晶石、水滑石、六铝酸盐、堇青石 2016
RA RO 2(RB RO ) t
式中RA、RB、RO分别代表A、B、O的离子半径,t 称为容差因子(Tolerance Factor)。t =1时为理想的结构,此时A、B、O离子相互接触。理想结构只有 在t接近1或高温情况下出现。
1928年,鲍林根据当时已测定的晶体结构数据和晶格能公式所反 映的关系,提出了判断离子化合物结构稳定性的规则──鲍林规则。 鲍林规则共包括五条规则。
功能与智能材料:结构演化与结构分析 出版社:科学出版社发行部 作者:王中林 出版日期:2002-06-01
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现任佐治亚理工学院终身教授,西安电子科技大学 荣誉教授,华中科技大学-武汉光电国家实验室海 外主任,北京大学工学院先进材料与纳米技术系首 届系主任,中国科学院外籍院士 ,中科院研究生院 博士生导师。主要从事材料科学和纳米科学研究, 他在纳米材料可控生长、表征和应用等多方面取得 了多项有国际重要影响力的原创性研究成果。
• 第三规则 在配位结构中,公用多面体的棱,特别是公用多面体的面 将会降低结构的稳定性。对于高电价和低配位数的正离子,这一效应特别显 著。
• 第四规则 在含有一种以上正离子的晶体中,电价大、配位数低的那 些正离子倾向于不公用多面体的点、棱、面等几何元素。
• 第五规则 晶体中实质不同的组成者的种数一般趋于最小限度。
钙钛矿层堆垛面
3) 如果以A阳离子为中心观察,A阳离子组成一个六方密堆层,
在此密堆层的基本单元正三角形内,有一个氧负离子密堆单元小 正三角形,这是一个负电荷集中区,为了使3个氧负离子稳定地组 合在一起,B阳离子必须也只有位于此中心。以A阳离子为结点堆
LaBO_3钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性
( c s ezn )I o t tL C O n a O3 rsne i e r c x gnbcueo ss utrs f no s h a ne e.nc n a , a o 3adL Ni eetdr h r uf eo y e ea s fi t c e o in u b r s p c s a t r u a dfcsadwee o dctls r aa t o ut no y eae eet n r o ayt f tl i cmb s o f x g ntd , g a so c y c i o VOC ( c s ty ct e n ctn ) s s ha h l e t a d eo e. u e a a a
C a al i pr pe te o BO 3 t ytc o r i s f La pe ov kie a al t i VO C s o busi n. ZH OU Yi g,LU Ha fng,ZHA N G r s t c t yss n c m to n n-e
Ho gh a C E Y nfi ( stt f aa t ec o n ier g C l g f hmia E gn eigadMa r l n -u , H N i— 。I tueo tl i R at nE g ei , ol e e cl n ier n t i s e ni C yc i n n e oC n e a S i c , hj n nv r t f eh oo y H n z o 04 C ia. hn n i n e tl cec, 0 23 (O: c n e Z ei gU iesyo c nlg , ag h u3 1, hn ) C iaE v o m na ine 2 1, 1) e a i T 1 0 r S 2
NOx的来源以及处理方法
NOx的来源以及处理方法摘要:NOx是大气中的主要污染源之一,NOx的来源和处理方法是人们励志解决的问题。
通过其来源,作出相应处理。
关键词:NOx 来源排放情况处理方法鉴于现在的环境问题,其中NOx(N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5)就是主要的大气污染物之一,与空气中O2以及水H2O反应产生酸雨,将会引发许多环境上的问题:如果当NOx 的浓度过高时对人或者动物的呼吸系统有强烈的刺激性作用;在光化学反应条件下产生光化学烟雾,影响可见度[1];破坏大气中的臭氧层[2]等等。
工业化的高速发展、汽车的大量使用、生活燃料的使用以及火电厂的大量电力发送的今天,所产生的NOx对环境污染日益加剧,尤其像在我国北京、上海、广州等大城市,NOx污染已经超出了所控标准,或许更为严重。
因此,在我国“十二五”期间,明确规定,把NOx作为污染总量的控制对象,制定了严格的标准,强调燃煤电厂要脱硫脱销[3]。
环境保护部也颁布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》,引起了相关部门和企业的高度关注,这一技术政策将在颁布之日起有相关单位严格执行。
1 NOx的来源在大气中NOx的主要有2个方面来源:一方面是由自然界中的固氮菌、雷电等自然过程所产生,每年约生成5×108 t ;另一方面是由人类活动所产生,每年全球的产生量多于5×1 08 t。
在人类活动过程中,所产生的NOx :由炉窑、机动车和柴油机等燃料高温燃烧产生的NOx 90%以上,其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理等过程。
从燃烧系统中排出的NOx 95%以上是NO,其余主要为NO2[4]。
据美国在十几年前统计,人类活动所排放的NOx约55.5%来自交通运输,约39.5%来自固定燃烧源,约3.7%来自工业过程,约13%来源自其他[ 5]。
1.1 火电厂NOx的排放情况[6]空气中的NOx,最大的来源就是火力发电厂。
据统计,2005年,我国氮氧化物排放总量超过1900万吨,其中火力发电是最大来源,燃煤电厂排放700万吨,其次是工业和交通运输部门,分别贡献了23%和20%。
(整理)钙钛矿型复合氧化物LaBO3
钙钛矿型复合氧化物LaBO3钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料。
其具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点。
作为一种重要的纳米功能材料,LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)复合氧化系列复合氧化物由于其种类繁多、结构特殊等物理化学特性,已成为当今纳米材料研究的热点之一;它作为一种新兴的热电材料,由于其独特的结构和热电性能,近年来受到了越来越多的研究工作者的关注;它作为一种重要的环境催化材料,具有钙钛矿结构的LaBO3由于其良好的热稳定性、储氧性能以及低廉的成本,一直被看作可以替代贵金属催化剂的首选的高效催化剂,其成为了研究金属氧化物的固体化学与其催化性能关系的合适的模型材料,并在机动车辆尾气催化净化、天然气催化燃烧等领域已显出十分诱人的前景,有望取代价格昂贵、资源匮乏的贵金属催化剂。
理想的ABO3钙钛矿结构是立方晶系,半径较大的稀土金属离子A被12个O 原子以立方对称性包围;B位离子是半径较小的过渡金属离子,处于6个O离子组成的八面体中央。
A—O之间距离20.5a,(a为晶格常数)B—O之间距离0.5a,三种离子半径满足:这个结构的稳定条件是:rA >0.90,rB>0.51。
此外,在形成稳定的ABO3型氧化物时,各种离子必须满足Gold- Schmidt 条件:即哥德布密特允许因子 t:0.75<t=(rA + rB) /21 / 2(rB+ rO) <1.0。
钙钛矿型催化剂在中高温活性高,热稳定性好,成本低。
研究发现,表面吸附氧和晶格氧同时影响钙钛矿催化活性。
较低温度时,表面吸附氧起主要的氧化作用,这类吸附氧能力由B位置金属决定;温度较高时,晶格氧起作用,不仅改变A、B位置的金属元素可以调节晶格氧数量和活性,用+2或+4价的原子部分替代晶格中+3价的A、B原子也能产生晶格缺陷或晶格氧,进而提高催化活性。
钙钛矿及类钙钛矿材料的催化特性PPT演示课件
Interaction of gaseous NO, O2, and H2 with the 0.1 wt% Pt/La0.5Ce0.5MnO3 catalyst.
H-assisted NO desorption and dissociation mechanism NO-s+H-s → N-s + OH-s
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制备方法
样品的结构、形态、粒度、比表面以及催化活性等,都会 受到制备方法和制备条件的影响。
Hackenberger M et al. Solid State Ionics, 1997, 101:1195-1200
常用纳米粒子的制备方法 化学气相沉积法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、柠檬酸 络合法、超临界干燥法、水热合成法、冷凝法和微乳液法等.
DFT: 二维傅里叶变换
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二、应用与催化性能
1.汽车尾气净化
“三效”催化剂twc
即将排放的HC, CO及NOx同时进 行氧化还原消除
早期使用普通金属Cu、Cr、Ni,催化活性差,起燃温
度高,易中毒。后来用的贵金属R、Pd、Rh等作催化剂, 具有活性高、寿命长、净化效果好等优点,但因其价格 昂贵,很难推广。
λ = (2O2 + NO)/(CO + 9C3H6)
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在计量因子λ=1.0和空速=60000h-1的条件下,对CO的消除, La0.8Sr0.2MO3的活性最高(CO转化率为100%时的反应温度 为160℃);对NO的消除,催化活性按La0.8Sr0.2MO3>La0.2 Sr0.8MO3>La0.4Sr0.6MO3>La0.6Sr0.4MO3>LaMO3 顺序下降;对C3H6的消除,催化活性按La0.2Sr0.8MO3>La 0.8Sr0.2MO3>La0.4Sr0.6MO3>La0.6Sr0.4MO3>LaM O3顺序下降。根据TPD,TPR(程序升温还原)和XPS(X 射线光电子能谱)等表征结果,我们认为La0.8Sr0.2MO3的T WC催化性能最好,原因是其晶体结构中同时具有氧空位和过量 计量氧。
钙钛矿型BaZrO3负载钌催化剂氨合成和性能研究
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 4 8 6 1 . 2 0 1 3 . 0 0 . 0 1 8
Ru - Ba s e d Ca t a l y s t s S u p p o r t e d o n P e r o v s k i t e Ty p e Ba Zr O3 f o r Am m o n i a S y n t h e s i s
Ab s t r a c t : T h e B a Z r O3 ma t e r i a l wa s s y n t h e s i z e d b y t h e c i t r i c a c i d me t h o d . A s e r i e s o f R u / B a Z r Os c a t a l y s t s a mp l e s we r e p r e p a r e d u s i n g t h e a b o v e B a Z r O3 c a l c i n e d a t d i f f e r e n t t e mp e r a t u r e s a s t h e s u p p o r t .T h e s u p p o r t ma t e r i a l s
钙钛矿氧化镍退火-概述说明以及解释
钙钛矿氧化镍退火-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容如下:钙钛矿氧化镍是一种具有广泛应用潜力的材料,其在能源转换、光学电子学以及催化领域中具有重要的地位。
钙钛矿氧化镍的性质和性能与其晶体结构、物理化学性质密切相关,因此对其进行退火处理以优化其结晶性和物理化学性能显得尤为重要。
钙钛矿氧化镍在高温环境下具有良好的稳定性,能够耐受极端的热力学条件。
同时,它还具有优异的导电性、光吸收性和光电转换性能,这使得它在光电器件、太阳能电池以及光催化领域中具有广泛的应用前景。
然而,钙钛矿氧化镍在制备过程中往往会存在一些缺陷,如结晶度不高、晶格畸变等问题。
这些缺陷会影响到其性能和稳定性,从而限制了其在实际应用中的发展。
因此,通过退火处理来改善钙钛矿氧化镍的结晶性和物理化学性能变得至关重要。
钙钛矿氧化镍退火的方法主要包括热退火和氧退火两种。
热退火是指将钙钛矿氧化镍样品加热到一定温度,然后在一定条件下保持一段时间,通过改变样品的结构和微观形貌来实现材料性能的优化。
而氧退火则是通过调节氧气氛下的退火温度和时间,来调控钙钛矿氧化镍的氧化还原状态,从而改变其导电性、光学性能等。
总之,钙钛矿氧化镍退火是一种有效的方法,能够改善其结晶性和物理化学性能,提高其应用性能。
未来的研究方向将更加关注钙钛矿氧化镍退火工艺的优化和控制,以及与其他材料的复合应用等方面,从而进一步拓展其在能源转换、光学电子学和催化领域的应用前景。
1.2 文章结构在文章结构部分中,我们将对整篇文章的组织和内容进行介绍。
本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
首先,在引言部分,我们将概述钙钛矿氧化镍退火的背景和相关问题,介绍其在材料科学领域的重要性和应用价值。
接着,我们将说明本文的文章结构,以便读者能够清晰地了解整个文章的逻辑框架。
最后,我们将明确本文的目的,即通过对钙钛矿氧化镍退火的研究与分析,探索其对材料性能的影响和优化方法。
其次,正文部分将分为两个主要章节。
氧化钌晶体结构
氧化钌晶体结构引言氧化钌是一种重要的无机化合物,具有多种应用领域,如催化剂、电池材料等。
了解氧化钌的晶体结构对于理解其性质和应用具有重要意义。
本文将深入探讨氧化钌的晶体结构及其相关性质。
氧化钌的晶体结构分类根据不同的结构类型,氧化钌的晶体结构可分为以下几类:1. 金刚石型结构金刚石型结构是氧化钌最常见的晶体结构之一。
它由钌离子和氧离子组成,呈面心立方结构。
这种结构具有高硬度和优异的热导率,因此在催化剂和电池材料中得到广泛应用。
2. 钙钛矿型结构钙钛矿型结构是另一种常见的氧化钌晶体结构。
它由钌离子和氧离子组成,呈立方晶系。
钙钛矿型结构具有较高的对称性和优异的电学特性,因此在电子器件和光电材料中具有重要应用。
3. 钙钛矿衍生结构钙钛矿衍生结构是钙钛矿型结构的一种变体,具有类似的晶体结构但存在微小的结构畸变。
这种结构常常呈现出特殊的电学、磁学和光学性质,因此在功能材料领域有广泛的研究兴趣。
氧化钌晶体结构的研究方法研究氧化钌晶体结构的方法主要包括实验技术和计算模拟两种。
1. 实验技术实验技术是研究氧化钌晶体结构最直接的方法之一。
常用的实验技术包括X射线衍射、中子衍射和电子显微镜等。
这些技术能够提供关于晶体结构的详细信息,但在一些特殊情况下可能存在困难,如氧化钌晶体的生长和制备。
2. 计算模拟计算模拟是研究氧化钌晶体结构的重要手段之一。
通过使用第一性原理计算方法,如密度泛函理论,可以模拟和预测氧化钌晶体的结构和性质。
计算模拟具有较高的计算效率和灵活性,能够提供更深入的理解和预测。
氧化钌晶体结构的相关性质氧化钌的晶体结构与其相关性质密切相关。
以下是几个与氧化钌晶体结构相关的性质:1. 电学性质氧化钌晶体结构的对称性和离子排列方式决定了其电学性质。
一些结构具有铁电性和铁磁性,因此在电子器件和磁性材料中具有重要应用。
2. 光学性质氧化钌晶体结构的对称性和电子能带结构决定了其光学性质。
一些结构具有优异的光学性能,如光吸收、光发射和非线性光学效应,因此在光电器件和光学传感器中具有广泛应用。
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钙钛矿型催化剂La1-x Ce x CoO3对一氧化氮的氧化催化研究摘要本文介绍了在钙钛矿氧化物中的NO的氧化性能的研究La1-x Ce x CoO3 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)通过柠檬酸盐法合成钙钛矿型氧化物并以XRD, BETand XPS为特征。
当使用铈替代催化剂时催化活性显著增强,并取得了当x=0.2时活性最大,但X越大活性会降低。
分析表明,表面上吸附的氧对NO氧化成NO2起着重要的作用。
在室温下,NO和O2共吸附层之下的表面化合物,通过红外光谱和TPD实验进行了研究。
有三个品种形成在表明上分别是:桥接硝酸盐,次硝酸和单齿硝酸盐。
热稳定性的顺序为:单齿硝酸盐> 次硝酸>桥接硝酸盐。
其中,仅单齿硝酸盐在300摄氏度以上会分解,解除吸附变为NO2进入气相。
当Ce的加入,单齿硝酸盐解脱吸附的温度变低,另外两个品种的吸附减少。
这可能与表面上的钴的氧化状态有关。
通过对表征结果和催化活性的数据的结合分析显示,大量吸附的氧,表面上少量的非活性化合物和较低的NO2接触吸附温度会有利于NO的氧化。
#2007爱思唯尔B.V.保留所有权利。
1 介绍对NO x催化消除的广泛研究已进行了多年。
然而,除去柴油发动机和过量氧气贫燃条件下的汽油发动机中的NO x仍然是一个挑战。
在研制的几个NO X氧化环境转化的过程中NO2总是比NO更加受宠,例如NO x的储存和还原技术(NSR)[1],为去除氮氧化物和烟尘的连续再生陷阱技术(CRT)[2],选择性催化还原氮氧化物(SCR),尤其是某些N-所含物种如氨或尿素。
[3-5]我们还发现,形成二氧化氮是在NO的SCR的碳氢化合物机制的重要一步[6.7]。
一些研究人员也开发了几种更复杂的系统,例如'VHRO系统'(V= 对NO到NO2的氧化催化剂,H =水解催化剂,R = SCR催化剂,O =对NH3的氧化催化剂)[5]和IAR法(在氧化和还原剂的还原催化剂之间加入)[8]。
在这些系统中,它们都在NO的氧化添加还原剂之前设置一个预催化剂,使还原剂的效率得到显著改善。
总之,在一氧化氮氧化为二氧化碳的过程中放置催化剂是使人非常感兴趣的。
铂基催化剂是现在最常用于NO氧化的催化剂。
Despre´s Joe¨l等,观察到铂/二氧化硅(2.5重量%)可在300摄氏度时转换约80%的NO为NO2[9]。
并且当铂颗粒更大并且负载更高时可以观察到NO的氧化率更高by Xue Et al.[10]。
然而,贵金属高成本限制了它的应用。
钙钛矿型复合氧化物(通式:ABO3)催化应用已经从1970年开始广泛研究。
许多优秀的元素都可以参与ABO3型晶体结构,它们具有较高的热稳定性。
通过对A位离子和/或B位离子的部分取代,可以调节结构缺陷的数量和材料中的B位离子的价数分布。
钙钛矿型氧化物的这些优良特性使的它们适合催化许多反应,例如CO或烃类的氧化,分解氮氧化物,氢化反应等[11.12]。
不过,据我们所知,它们在NO氧化中的应用从未被发表。
在这项研究中,一系列的La1-x Ce x CoO3钙钛矿型催化剂进行合成,其中x的范围从0到0.4。
我们观察到他们对NO的氧化的高活性以及通过XRD和TPD所做的特性研究在这里被提出。
与贵金属催化剂相比,该钙钛矿催化剂以其低成本,高催化活性和高热稳定性吸引了更多的关注。
2 实验2.1 催化剂的制备钙钛矿型La1-x Ce x CoO3(x = 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)是由柠檬酸盐方法制备。
La(NO3)3·6H2O, Ce(NO3)3·6H2O, Co(NO3)2·6H2O以适当的量分别溶解在蒸馏水中。
柠檬酸一水合物以10%的重量过量加入到混合物中,以确保金属离子的络合。
放入旋转蒸发仪升至80摄氏度除去水,直至形成粘稠的凝胶。
将凝胶放入真空烘箱中设置在100°C干燥一夜,得到海绵状,高吸湿性,无定形前体。
取前体研磨并在空气中以700摄氏度煅烧两小时,得到的钙钛矿型氧化物。
对样品进行挤压,压碎并筛分至20-40目,以获得合适的颗粒进行实验。
2.2催化剂的表征对新鲜催化剂的相进行鉴定,使用计算机化的日本理学D / MAX-RB型X射线衍射仪(日本,铜Kα辐射,0.154056 nm)进行了X射线衍射测定。
衍射图录得以0.02度为一步的15度和75度之间的2θ的扫描。
通过与JCPDS文件比较识别相位。
我们使用Micromeritics ASAP的2100自动化设备在-196摄氏度得到了覆盖了相对压力的整个范围的氮吸附- 脱附等温线。
比表面积从这些等温线通过施加BET 法进行计算。
X射线光电子能谱(XPS)分析在MKII(赛默VG Scientific)中进行了单色化微聚焦的Al的X射线源。
该分析仪通过能量为50eV。
该光谱在真空中测定,优于10-10 mbar。
被记录到一下光谱,C 1s, O 1s, La 3d, Co 2p 和Ce 3d。
该电荷修正被集中在284.9 eV是由于考虑到污染碳(C-C或C-H键)中的C 1s信号。
程序升温脱附(TPD)实验在石英反应器中进行,四倍质谱仪作为检测器。
最初的一百五十毫克的催化剂样品(20-40目)用在各种分析实验中。
TPD系统的总气体流量固定在30毫升/分钟。
为了从催化剂表面除去水和可能的烃,样品放置在流动的8%氧气/氦气以600摄氏度的温度持续1小时被预处理,然后在纯氦中冷却至室温。
对于一氧化氮和氧气的TPD实验中,进料为800ppm的一氧化氮气体和8%氧气的混合气体,用氦气保持平衡。
吸附完成后,将整套设备用纯氦彻底冲洗2小时。
最后,将催化剂升温到600摄氏度,加热速率为30摄氏度/分钟。
脱附气体的组合物连续地使用质谱仪监测。
原位漫反射红外光谱记录在一台配备了智能采集器和液氮冷却的MCT检测器的NEXUS670 - FTIR。
所有光谱的测定以4cm-1为分辨率并且积累100次扫描。
所述催化剂样品进行精细研磨,并置于陶瓷坩埚。
漫反射红外光谱记录在与TPD实验相同的程序之后。
从氦气处理的样品中获得的相对应温度下的不同光谱被用作参考。
2.3 催化活性评价催化剂(2克,20〜40目)在大气压下操作的石英管固定床反应器中进行测试。
反应气体中包含800ppm的NO,8%O2和氦气作为平衡。
总流速为1250毫升/分钟。
气体产物的组成用气相色谱仪(Angilent 6890)和化学发光法的NO x分析仪(Angilent 6890)进行分析。
一个molecular-sieve 5 A °柱和一个Porapak Q柱被用来量化的N2,O2和N2O的气体流动。
所有的测试数据通过配备有multireflection气体细胞(Nicolet,光程长度=10米)的FT-IR光谱仪(Nicolet NEXUS 670)证实。
NO转化率,X(%),被定义为一氧化氮的进料已反应的百分比。
X%=((NO)进-(NO)出)/(NO)进*100%。
3 结果与讨论3.1 催化剂的结构特征图1显示了组合物不同的催化剂的结构特征。
从XRD图谱中,我们可以发现,在所有钙钛矿样品中相位是完全形成的。
结果表明,在焙烧条件(2小时700℃)足以使ABO3型钙钛矿结构良好结晶。
另一方面,类似的结果在文献。
[13-15]铈增加值的替代导致附加阶段的外观和钙钛矿结构本身的变化。
对于x = 0和0.05,其结构为菱形LaCoO3的形势(JCPD-ICDD25-1060);当x≥0.1时,样品显示出立方的LaCoO3的图案(JCPD-ICDD75-0279)。
这是通过明确地将两个靠近的反射(2U=32.9和33.28)合并为一个峰表示[13]。
钙钛矿结构中的铈溶解度也低。
通过增加铈,催化剂的混合相将达到预期。
如图1所示,当且仅当x>0.1,对四氧化三钴(JCPD-ICDD42-1467),La2CoO4(JCPD-ICDD34-1081),氧化铈(JCPD-ICDD43-1002)和Ce6O11(JCPD-ICDD32-0196)的峰进行观察,强度随着X增加而增加。
可以得出这样的结论,当x≤0.1时,这些样品中的铈的溶解度是有限的。
图1La1-x Ce x CoO3在700摄氏度煅烧两小时的XRD光谱:(*) Ce6O11;(◇) CeO2; (#) Co3O4; (^) La2CoO4.3.2 比表面积催化剂的BET结果示于表1中。
La1-x Ce x CoO3催化剂的比表面积(SSA)是相对低的,约9-12平方米/克,这是在与文献[13]一致。
为了获得钙钛矿型氧化物的催化剂,在高温下煅烧是必要的,但这类处理通常会导致比表面积显著降低。
取代样品比LaCoO3具有更大的SSA这也是值得注意的。
然而,替换时的增强不是线性的。
在钙钛矿结构中当铈的添加低于其溶解度,SSA出现显著增加;当x大于0.1时,有更多相位随着如图X射线衍射分布的比例增加,其SSA在某种程度上下降。
表一在700℃下煅烧两小时的La1-x Ce x CoO3的比表面积的结果X SSA(m2/g)0 8.90.05 11.40.1 12.60.2 11.00.3 9.80.4 10.83.3催化活性图2呈现NO的转化率与反应温度超过La1-x Ce x CoO3的催化剂的功能。
每个数据点都是在稳定状态下测量的平均值。
NO转化为NO2并且N2和N2O都没有被检测到。
图2 La1-x Ce x CoO3在作为催化剂氧化NO时的催化活性,反应条件:NO800 ppm, O2 8%, 氦气平衡,总流速: 1250 ml/min, W/F: 0.096 g*s/ml.低温下NO的氧化在动力学上是有限的。
随着温度的升高,活性提高,而热力学极限(点线[5])会实现。
在钙钛矿样品中,从加入铈开始,NO的氧化活性就大幅度增强,可以观察到最大活性点移动到较低的温度。
在x =0.2时的样品得到了最好的性能,在300摄氏度约80%的转化率。
铈的替代使催化活性提高了很多。
与钙钛矿型复合氧化物相比,纯的四氧化三钴的活性较低,而氧化铈甚至没有显示出任何对NO氧化的活性,所以未在此图中提及。
而其他的相对于直接用于催化剂将难有作为。
另一方面,根据Kirchnerova[13]的报告,有可能是现有的混合相之间的协同效应。
不同相之间的界面可能会产生一些缺陷结构,在一定程度上提高活性。
然而,这种促进机制仍然无法明确解释,并且更多的作品需要在未来才能实现。
3.3X射线光电子能谱用于催化反应中的催化剂,表面特征总是比晶格更重要。
因此,XPS是用来揭示钙钛矿型催化剂的化学状态和表面上的元素的相对丰度。