基本信息
- 项目名称：
- 钙钛矿型SrFeO3-δ的水热-焙烧法合成工艺及应用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用水热法制备出纯相钙钛矿结构SrFeO3-δ，系统考察水热及焙烧条件对材料结构及性能的影响。
- 详细介绍：
- （1）研究方法 以SrCl2•6H2O和FeCl3•6H2O为原料以 NaOH为矿化剂，经室温沉淀后，在一定温度下水热反应一定时间后，冷却至室温，洗涤、过滤、,烘干，焙烧。样品物相结构采用D8 Advance型X射线粉末衍射仪测定。光催化实验针对20mg/L的甲基橙溶液，以紫外灯为光源，每隔20min取样，考察催化降解效果。 （2）技术路线和实验方案 首先考察影响水热产物组成的工艺条件；然后考察不同的水热产物在不同温度下焙烧后的晶相组成；在进一步确定制备纯相钙钛矿结构的最优条件；然后理论分析焙烧过程中的晶相演变规律；最后考察材料的光催化性能并与结构相关联。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的是通过实验开发出一条具备节能，环境友好，无需高温烧结就能得到良好结晶等诸多优点的有大规模工业应用前景的工艺路线。 基本思路是首先考察影响水热产物组成的工艺条件；然后考察不同的水热产物在不同温度下焙烧后的晶相组成；在进一步确定制备纯相钙钛矿结构的最优条件；然后理论分析焙烧过程中的晶相演变规律；最后考察材料的光催化性能并与结构相关联。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目采用水热-焙烧法合成钙钛矿结构SrFeO3-δ，具备简单易行，节省能耗，环境友好，无需高温烧结就能得到良好结晶的优点，优于已报道的固相反应法，共沉淀法，溶胶-凝胶法等工艺。系统探究水热反应条件对产物组成的影响及焙烧过程中的晶相演变规律，并将其结构性质与光催化性能相关联，在国内外尚无文献报道。
应用价值和现实意义
- 近年来，钙钛矿型SrFeO3-δ在空气分离制氧、燃料电池电极材料、气敏传感器及光催化等领域均表现出良好的应用前景，其制备工艺的研究具有越来越重要的理论及应用价值。而本实验可以开发出一条具备节能，环境友好，无需高温烧结就能得到良好结晶等诸多优点的有大规模工业应用前景的工艺路线。
学术论文摘要
- 以氯化锶和氯化铁为原料，采用水热-焙烧法制备了钙钛矿结构SrFeO3-δ，系统考察原料配比、矿化剂用量、沉淀方式、水热时间、水热温度等工艺条件对产物组成的影响；考察不同焙烧温度下材料的组成并与水热工艺条件相关联，探究晶体热转化规律，结果表明水热产物经800℃焙烧后即可得到无杂相存在的钙钛矿型SrFeO3-δ，且此制备工艺简单易行，节省能耗，环境友好，优于已报道的固相反应法，共沉淀法，溶胶-凝胶法等工艺。将钙钛矿型SrFeO3-δ材料用于光催化降解染料废水，结果发现其具有良好的光催化活性，降解率可达90%以上。 关键词 钙钛矿 制备 表征 光催化
获奖情况
- 未曾发表。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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．杨辉,江仲华,葛曼珍,等.材料科学与工程, 1990,8(4):29 五．都有为.磁性材料与器件,1990,21(3):20 六．施利毅,华彬,张剑平.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．蒋勤,张守臣,王立秋,刘长厚, 化工进展，2006年第25卷第2期 十．李新勇,冯良波,吕功焰,等.高等学校化学学报, 1995, 16(10) : 1495
同类课题研究水平概述
- 现代化学工业所用的大多数催化剂为复合金属氧化物，复合金属氧化物催化剂的制备工艺优化是多相催化领域研究的重要课题。在众多复合氧化物中，钙钛矿型复合氧化物可谓一枝独秀，通常具有光、热、电、磁等方面的特殊性质，使其成为用途广泛、性能优越的功能材料。近年来，钙钛矿型SrFeO3-δ在空气分离制氧、燃料电池电极材料、气敏传感器及光催化等领域均表现出良好的应用前景，其制备工艺的研究具有越来越重要的理论及应用价值。钙钛矿型SrFeO3-δ的制备方法主要有固相反应法，共沉淀法，溶胶-凝胶法等。固相反应法制备粉体过程简单，但需要在1000˚C以上的温度反应10 h以上，往往还需要多次焙烧，能耗大，而所制备的粉体的比表面积小，性能受到限制。共沉淀法合成温度较低，但仍需在850˚C以上的温度才能得到较为纯净的钙钛矿晶相，且制备过程较为复杂。溶胶-凝胶法具有产品纯度高、粒度均匀细小、烧结温度低、反应过程易于控制等特点。但由于烧结过程中的有机物分解和最终结构形成等方面因素，溶胶-凝胶法制备工艺需要较长的烧结时间。另一方面，凝胶化和干燥过程蒸发大量溶剂所带来的高能耗限制了其在工业上的发展。综上所述，钙钛矿型SrFeO3-δ的制备还有待于人们开发出更加先进的工艺，使产物具有优异的结构与性质，并且达到节约能耗，降低成本，简化操作，适合大规模工业化生产的目的。
