一种高熵钙钛矿催化剂、整体式催化器件及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光热催化，具体涉及一种高熵钙钛矿催化剂、整体式催化器件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、挥发性有机物vocs(volatile organic compounds)是指在常温下，沸点50～260℃的各种有机化合物，它能参与大气环境中臭氧、光化学烟雾等的形成，是加剧大气复合污染的重要因素，直接影响人类健康和经济社会可持续发展。光热催化净化技术有望能够利用太阳能实现vocs的治理和净化，是一种低能耗的vocs末端治理技术。由于成本低，并且可以通过表面等离子体共振实现光热转换，钙钛矿材料被应用于光热去除vocs。但是它们对光的吸收范围窄，且带隙较宽，对光的响应有限，从而影响了它们在光热降解vocs方面的应用。因此，学者们将贵金属氧化物和钙钛矿复合以提高对光的吸收和响应，然而这些方法都使光热催化剂稳定性下降，导致光热催化vocs活性降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种高熵钙钛矿催化剂及其制备方法和应用，解决现有技术中光热催化剂光热催化vocs活性低的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种高熵钙钛矿催化剂的制备方法，包括以下步骤：

3、向含有镧离子、二价锰离子、镉离子、铁离子、镍离子和铜离子的水溶液中添加有机酸和有机溶剂得到混合金属盐溶胶；

4、将分子筛基底浸渍在所述混合金属盐溶胶中，将浸渍后的分子筛基底烘干、煅烧得到所述高熵钙钛矿催化剂。

5、在一些实施例中，所述含有镧离子、二价锰离子、镉离子、铁离子、镍离子和铜离子的水溶液由六水合硝酸镧、四水合硝酸锰、九水合硝酸镉、九水合硝酸铁、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜溶于水得到。

6、在一些实施例中，所述六水合硝酸镧、四水合硝酸锰、九水合硝酸镉、九水合硝酸铁、六水合硝酸镍和三水合硝酸铜的的质量比为1:(1-2):(1-2):(1-2):(1-2):(1-2)。

7、在一些实施例中，所述有机酸为草酸、柠檬酸和果酸中的一种或者多种。

8、在一些实施例中，所述有机酸与所述六水合硝酸镧的质量比为(1-5):1。

9、在一些实施例中，所述有机溶剂与所述六水合硝酸镧的质量比为(3-5):1；和/或，所述有机溶剂为乙二醇。

10、在一些实施例中，所述煅烧的温度为500℃-600℃；所述煅烧的时间优选为12-40小时。

11、此外，本发明还提出一种高熵钙钛矿催化剂，由上述制备方法制备得到。

12、进一步地，本发明还提出一种整体式催化器件，通过将上述熵钙钛矿催化剂填装至环照式光热催化反应器中得到。

13、另外，本发明还提出一种上述高熵钙钛矿催化剂或者上述备方法制得的高熵钙钛矿催化剂或者上述整体式催化器件在光催化降解vocs中的应用。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明提出的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，包括以下步骤：向含有镧离子、二价锰离子、镉离子、铁离子、镍离子和铜离子的水溶液中添加有机酸和有机溶剂得到混合金属盐溶胶；将分子筛基底浸渍在所述混合金属盐溶胶中，将浸渍后的分子筛基底烘干、煅烧得到所述高熵钙钛矿催化剂。该催化剂中的各元素的协同效应提高了材料的光吸收和光响应能力，从而提高了催化剂光热降解污染物的活性和稳定性。

技术特征：

1.一种高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述含有镧离子、二价锰离子、镉离子、铁离子、镍离子和铜离子的水溶液由六水合硝酸镧、四水合硝酸锰、九水合硝酸镉、九水合硝酸铁、六水合硝酸镍、三水合硝酸铜溶于水得到。

3.根据权利要求2所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸镧、四水合硝酸锰、九水合硝酸镉、九水合硝酸铁、六水合硝酸镍和三水合硝酸铜的的质量比为1:(1-2):(1-2):(1-2):(1-2):(1-2)。

4.根据权利要求1所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸为草酸、柠檬酸和果酸中的一种或者多种。

5.根据权利要求2所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机酸与所述六水合硝酸镧的质量比为(1-5):1。

6.根据权利要求1所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂与所述六水合硝酸镧的质量比为(3-5):1；和/或，所述有机溶剂为乙二醇。

7.根据权利要求1所述的高熵钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为500℃-600℃；所述煅烧的时间优选为12-40小时。

8.一种高熵钙钛矿催化剂，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。

9.一种整体式催化器件，其特征在于，通过将权利要求8所述的高熵钙钛矿催化剂填装至环照式光热催化反应器中得到。

10.一种权利要求8所述的高熵钙钛矿催化剂或者权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的高熵钙钛矿催化剂或者权利要求9所述的整体式催化器件在光催化降解vocs中的应用。

技术总结
本发明公开一种高熵钙钛矿催化剂、整体式催化器件及其制备方法和应用，属于光热催化技术领域。该高熵钙钛矿催化剂的制备方法，包括以下步骤：向含有镧离子、二价锰离子、镉离子、铁离子、钴离子和铜离子的水溶液中添加有机酸和有机溶剂得到混合金属盐溶胶；将分子筛基底浸渍在所述混合金属盐溶胶中，将浸渍后的分子筛基底烘干、煅烧得到所述高熵钙钛矿催化剂。另外，本发明还提出一种上述高熵钙钛矿催化剂或者上述备方法制得的高熵钙钛矿催化剂或者整体式催化器件在光催化降解VOCs中的应用。本发明提出的制备方法提高了催化剂光热降解污染物的活性和稳定性。

技术研发人员：郭彦炳,刘睿,张宝剑,王金龙,罗竹
受保护的技术使用者：武汉光化学技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4