La-Fe-O基多孔纖維的制備及其炭煙催化和染料降解應(yīng)用研究.pdf

1、鈣鈦礦型La-Fe-O基材料具有良好的光電性、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及成本低等特點(diǎn)而在固體燃料電池、氧化還原催化劑、光催化劑、氣體傳感器等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但是，目前報(bào)道的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)材料孔隙率低，孔徑小而使之在許多應(yīng)用方面受到了限制。
　　本文采用溶膠凝膠-熱處理法成功制備了不同微結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦型La-Fe-O基多孔微米纖維，并對(duì)其孔結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理、制備過(guò)程對(duì)纖維形貌和結(jié)構(gòu)的影響以及不同K含量取代La位時(shí)對(duì)纖維催化性能的影響作了系統(tǒng)

2、研究。分別通過(guò)熱重-差熱分析(TG-DTA)、傅立葉紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、N2吸附-脫附等溫線、光電子能譜(XPS)等測(cè)試手段對(duì)多孔纖維的形成過(guò)程、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、比表面積和孔徑分布以及表面元素化學(xué)狀態(tài)作了表征分析。通過(guò)熱重分析評(píng)估了鈣鈦礦型La-Fe-O基多孔纖維對(duì)炭煙顆粒的催化燃燒性能，同時(shí)，為了探究該多孔纖維在廢水處理方面的應(yīng)用，通過(guò)催化濕法氧化法研究了La0.8K0.2

3、FeO3中空纖維為催化劑在常溫常壓下對(duì)甲基藍(lán)溶液的催化降解活性。研究發(fā)現(xiàn):
　　檸檬酸與金屬離子摩爾比（CA/MC）、煅燒溫度對(duì)纖維孔結(jié)構(gòu)的形成有很大影響。在較大的CA/MC值下容易形成多孔或者中空纖維，而較小時(shí)(CA/MC=0.8)趨向于形成小孔或者實(shí)心纖維。當(dāng)CA/MC=1.0-1.4，熱處理溫度在550-600℃之間時(shí)，纖維容易形成多孔結(jié)構(gòu)，而500℃下獲得的纖維為實(shí)心結(jié)構(gòu)，當(dāng)煅燒溫度達(dá)到650℃時(shí)，纖維的多孔結(jié)構(gòu)遭到破壞;

4、在CA/MC=1.0-1.4，熱處理溫度600℃的優(yōu)化條件下制備的LaFeO3多孔纖維直徑在1-2μm，長(zhǎng)度為幾十至幾百微米，比表面積15.3m2/g，平均孔徑為9.5 nm;隨著K含量的增加，纖維的比表面積增大，平均孔徑減小，La0.8K0.2FeO3中空纖維的比表面積高達(dá)36.4 m2/g。
　　鈣鈦礦型La-Fe-O基多孔纖維對(duì)炭煙顆粒的催化燃燒性能與其煅燒溫度、K含量和孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。多孔結(jié)構(gòu)的存在提高了纖維與炭煙顆粒的接

5、觸，使其具有良好的催化性能。在600℃下獲得的LaFeO3多孔纖維對(duì)炭煙催化時(shí)的T50和T90分別為393℃，434℃;當(dāng)x=0-0.2時(shí)，La1-xKxFeO3多孔纖維的催化活性隨著K含量的增加而上升，La0.8K0.2FeO3中空纖維對(duì)炭煙的催化效果最好，其T50和T90僅為355℃，404℃;
　　另外，La0.8K0.2FeO3中空纖維對(duì)甲基藍(lán)溶液具有很高的催化降解活性。在常溫常壓下，80％的甲基藍(lán)能在30 min內(nèi)迅速降