基本信息
- 項目名稱：
- 鈣鈦礦型SrFeO3-δ的水熱-焙燒法合成工藝及應用研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 采用水熱法制備出純相鈣鈦礦結構SrFeO3-δ，系統(tǒng)考察水熱及焙燒條件對材料結構及性能的影響。
- 詳細介紹：
- （1）研究方法 以SrCl2?6H2O和FeCl3?6H2O為原料以 NaOH為礦化劑，經(jīng)室溫沉淀后，在一定溫度下水熱反應一定時間后，冷卻至室溫，洗滌、過濾、,烘干，焙燒。樣品物相結構采用D8 Advance型X射線粉末衍射儀測定。光催化實驗針對20mg/L的甲基橙溶液，以紫外燈為光源，每隔20min取樣，考察催化降解效果。 （2）技術路線和實驗方案 首先考察影響水熱產(chǎn)物組成的工藝條件；然后考察不同的水熱產(chǎn)物在不同溫度下焙燒后的晶相組成；在進一步確定制備純相鈣鈦礦結構的最優(yōu)條件；然后理論分析焙燒過程中的晶相演變規(guī)律；最后考察材料的光催化性能并與結構相關聯(lián)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的是通過實驗開發(fā)出一條具備節(jié)能，環(huán)境友好，無需高溫燒結就能得到良好結晶等諸多優(yōu)點的有大規(guī)模工業(yè)應用前景的工藝路線。 基本思路是首先考察影響水熱產(chǎn)物組成的工藝條件；然后考察不同的水熱產(chǎn)物在不同溫度下焙燒后的晶相組成；在進一步確定制備純相鈣鈦礦結構的最優(yōu)條件；然后理論分析焙燒過程中的晶相演變規(guī)律；最后考察材料的光催化性能并與結構相關聯(lián)。
科學性、先進性及獨特之處
- 本項目采用水熱-焙燒法合成鈣鈦礦結構SrFeO3-δ，具備簡單易行，節(jié)省能耗，環(huán)境友好，無需高溫燒結就能得到良好結晶的優(yōu)點，優(yōu)于已報道的固相反應法，共沉淀法，溶膠-凝膠法等工藝。系統(tǒng)探究水熱反應條件對產(chǎn)物組成的影響及焙燒過程中的晶相演變規(guī)律，并將其結構性質(zhì)與光催化性能相關聯(lián)，在國內(nèi)外尚無文獻報道。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 近年來，鈣鈦礦型SrFeO3-δ在空氣分離制氧、燃料電池電極材料、氣敏傳感器及光催化等領域均表現(xiàn)出良好的應用前景，其制備工藝的研究具有越來越重要的理論及應用價值。而本實驗可以開發(fā)出一條具備節(jié)能，環(huán)境友好，無需高溫燒結就能得到良好結晶等諸多優(yōu)點的有大規(guī)模工業(yè)應用前景的工藝路線。
學術論文摘要
- 以氯化鍶和氯化鐵為原料，采用水熱-焙燒法制備了鈣鈦礦結構SrFeO3-δ，系統(tǒng)考察原料配比、礦化劑用量、沉淀方式、水熱時間、水熱溫度等工藝條件對產(chǎn)物組成的影響；考察不同焙燒溫度下材料的組成并與水熱工藝條件相關聯(lián)，探究晶體熱轉(zhuǎn)化規(guī)律，結果表明水熱產(chǎn)物經(jīng)800℃焙燒后即可得到無雜相存在的鈣鈦礦型SrFeO3-δ，且此制備工藝簡單易行，節(jié)省能耗，環(huán)境友好，優(yōu)于已報道的固相反應法，共沉淀法，溶膠-凝膠法等工藝。將鈣鈦礦型SrFeO3-δ材料用于光催化降解染料廢水，結果發(fā)現(xiàn)其具有良好的光催化活性，降解率可達90%以上。 關鍵詞 鈣鈦礦 制備 表征 光催化
獲獎情況
- 未曾發(fā)表。
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 一．Tamaura Y, Tabata M. Nature, 1990, 364: 255 二．Tabata M, et al. J Mater Soc, 1994, 29:999 三．Sridhar K, et al. J Mater Chem, 1997, 7: 2339 四．楊輝,江仲華,葛曼珍,等.材料科學與工程, 1990,8(4):29 五．都有為.磁性材料與器件,1990,21(3):20 六．施利毅,華彬,張劍平.功能材料, 1998,29(2):136 七．Fendler J H, et al. J Phys Chem, 1985,89:2730 八．Baral S, Fojtik A, Weller H. J AmChemSoc, 1986,108:375 九．蔣勤,張守臣,王立秋,劉長厚, 化工進展，2006年第25卷第2期 十．李新勇,馮良波,呂功焰,等.高等學校化學學報, 1995, 16(10) : 1495
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)代化學工業(yè)所用的大多數(shù)催化劑為復合金屬氧化物，復合金屬氧化物催化劑的制備工藝優(yōu)化是多相催化領域研究的重要課題。在眾多復合氧化物中，鈣鈦礦型復合氧化物可謂一枝獨秀，通常具有光、熱、電、磁等方面的特殊性質(zhì)，使其成為用途廣泛、性能優(yōu)越的功能材料。近年來，鈣鈦礦型SrFeO3-δ在空氣分離制氧、燃料電池電極材料、氣敏傳感器及光催化等領域均表現(xiàn)出良好的應用前景，其制備工藝的研究具有越來越重要的理論及應用價值。鈣鈦礦型SrFeO3-δ的制備方法主要有固相反應法，共沉淀法，溶膠-凝膠法等。固相反應法制備粉體過程簡單，但需要在1000?C以上的溫度反應10 h以上，往往還需要多次焙燒，能耗大，而所制備的粉體的比表面積小，性能受到限制。共沉淀法合成溫度較低，但仍需在850?C以上的溫度才能得到較為純凈的鈣鈦礦晶相，且制備過程較為復雜。溶膠-凝膠法具有產(chǎn)品純度高、粒度均勻細小、燒結溫度低、反應過程易于控制等特點。但由于燒結過程中的有機物分解和最終結構形成等方面因素，溶膠-凝膠法制備工藝需要較長的燒結時間。另一方面，凝膠化和干燥過程蒸發(fā)大量溶劑所帶來的高能耗限制了其在工業(yè)上的發(fā)展。綜上所述，鈣鈦礦型SrFeO3-δ的制備還有待于人們開發(fā)出更加先進的工藝，使產(chǎn)物具有優(yōu)異的結構與性質(zhì)，并且達到節(jié)約能耗，降低成本，簡化操作，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的目的。
