【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于電化學，具體屬于一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物、催化劑及方法。
技術介紹
1、當前，電化學技術快速發(fā)展，電解水、電化學co2還原、電化學合成氨等技術受到廣泛關注。隨著可再生能源的快速發(fā)展，電化學技術迎來商業(yè)化、規(guī)模化應用的機遇。然而，以上技術仍面臨著核心材料與部件經(jīng)濟性不足的挑戰(zhàn)。如電解水等技術仍需使用較為昂貴的催化劑，抬高了其應用成本，且催化劑往往面臨著失活的問題，長期穩(wěn)定性無法得到保證。因此，亟需開發(fā)高效穩(wěn)定的催化劑，為電化學技術應用奠定基礎。
2、鈣鈦礦氧化物具有獨特的高容忍度的abo3型晶體結構、靈活的元素組成和可調變的電子結構，在傳統(tǒng)熱催化反應和析氫反應（her）、析氧反應（oer）以及氧還原反應（orr）等電化學關鍵反應中表現(xiàn)出較為突出的穩(wěn)定性。然而，鈣鈦礦催化劑在電化學應用往往面臨著導電性不足、活性位點相對偏低的問題。目前，研究人員正在探索元素摻雜、納米結構工程、缺陷調節(jié)等多種策略，結合x射線吸收譜（xas）和拉曼光譜等先進表征方式，解析并優(yōu)化鈣鈦礦氧化物的電催化性能。如zhou等人使用溶膠-凝膠和煅燒的方法制備了80nm粒徑的納米lacoo3（lco）顆粒【 nat?commun7,?11510?(2016)】，相比塊材的lco顆粒，有效提升活性面積和活性位點，促使oer性能提升；專利cn?110280237a公開了一種微波法制備的用于氧還原催化反應的鈣鈦礦氧化物，降低了la0.5sr0.5mno3鈣鈦礦氧化物的合成溫度，顯著提升了orr性能；俞書宏、高敏銳研
技術實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本專利技術提出一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物、催化劑及方法，旨在兼顧經(jīng)濟性和性能的基礎上，提升鈣鈦礦氧化物的催化性能，以推動其在電化學反應的應用，滿足商業(yè)化的應用需求。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，包括lamo3型鈣鈦礦氧化物基底、硫化層和微量金屬修飾層，硫化層、微量金屬修飾層依次設置在lamo3型鈣鈦礦氧化物基底表面，其中m為非貴金屬。
3、進一步的，lamo3型鈣鈦礦氧化物中，la和m的摩爾比為1：1。
4、進一步的，所述lamo3型鈣鈦礦氧化物基底中m為鎳、鐵、鈷、錳中的一種或兩種；微量金屬修飾層采用的金屬為銀、金、銅或鉑。
5、本專利技術提供一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，具體步驟如下：
6、采用鑭和非貴金屬的鹽通過溶膠凝膠法制得lamo3型鈣鈦礦氧化物前體；
7、對lamo3型鈣鈦礦氧化物前體進行兩段式升溫熱處理，得到lamo3型鈣鈦礦氧化物；
8、對lamo3型鈣鈦礦氧化物進行表面硫化，硫化后在表面進行微量金屬修飾，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物。
9、進一步的，采用鑭和非貴金屬的鹽通過溶膠凝膠法制得lamo3型鈣鈦礦氧化物前體的步驟中，具體的：
10、將摩爾比為1：1的鑭和非貴金屬鹽溶解在溶劑中得到混合液，混合液中金屬離子總濃度為0.1mol/l~5mol/l；
11、在混合液中加入有機絡合劑，酸性條件下，升溫反應，蒸干、粉碎得到lamo3型鈣鈦礦氧化物前體。
12、進一步的，對lamo3型鈣鈦礦氧化物前體進行兩段式升溫熱處理，得到lamo3型鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體的：
13、一段升溫熱處理，具體為：將lamo3型鈣鈦礦氧化物前體置于空氣或氧氣氛圍下，以5℃/min~20℃/min的升溫速率升溫至400~500℃，保持120~240min后，以8℃/min~20℃/min的速率降溫至室溫，粉碎得到反應物1；
14、二段升溫熱處理，具體為：將反應物1置于空氣或氧氣氛圍下，以5℃/min~20℃/min的升溫速率升溫至600~800℃，保持300~800min后，以5℃/min~25℃/min的速率降溫至室溫，得到lamo3型鈣鈦礦氧化物。
15、進一步的，對lamo3型鈣鈦礦氧化物進行表面硫化，硫化后在表面進行微量金屬修飾，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體的：
16、在氮氣或氬氣氛圍下，利用氣相沉積將含硫物質沉積在lamo3型鈣鈦礦氧化物表面，氣相沉積的操作條件具體為：將含硫物質置于氣體上游，lamo3型鈣鈦礦氧化物置于氣體下游，以5℃/min~30℃/min的升溫速率升至300℃~400℃，保持20min~80min后，以10℃/min~30℃/min的速率降溫至室溫，得到表面硫化的lamo3型鈣鈦礦氧化物；
17、或
18、采用通入5sccm~20sccm硫化氫氣體的條件下，進行熱處理得到表面硫化的lamo3型鈣鈦礦氧化物。
19、進一步的，對lamo3型鈣鈦礦氧化物進行表面硫化，硫化后在表面進行微量金屬修飾，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體的：
20、將表面硫化的lamo3型鈣鈦礦氧化物超聲分散于0.001mol/l~0.05mol/l金屬鹽溶液中，得到lamo3型鈣鈦礦氧化物濃度為10mg/l~200mg/l的混合液1；
21、在持續(xù)攪拌的情況下，將混合液1在微波功率150w~600w條件下反應2min~10min，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物。
22、本專利技術還提供一種催化劑，包括上述一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物。
23、本專利技術還提供一種催化電極，在電極基底上負載上述催化劑，催化劑的負載量為1mg/cm2~5mg/cm2。
24、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術至少具有以下有益效果：
25、本專利技術提出的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，硫化層和微量金屬修飾層的引入，增強了鈣鈦礦氧化物的結構穩(wěn)定性，使其在長時間的使用過程中能夠保持穩(wěn)定的催化性能。通過微量金屬的修飾，顯著提升了鈣鈦礦氧化物的催化性能，使其在電化學反應中表現(xiàn)出更高的活性和選擇性。該材料不僅適用于電化學應用，還可能拓展至氫能、碳捕集利用、催化等多個領域，展現(xiàn)出廣泛的應用潛力。
26、本專利技術采用溶膠凝膠法和高溫煅燒結合的方式，結合硫化、吸附、還原等步驟制備微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，通過精確控制反應條件和原料比例，可以實現(xiàn)對產(chǎn)物結構和性能的精確調控，制備方法步驟清晰，易于理解和操作，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
27、本專利技術的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物作為催化劑，由于采用了微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物作為活性成分，催化劑表現(xiàn)出高效的催化性能，能夠顯著提高反應速率和選擇性，且催化劑在使用過程中能夠保持穩(wěn)定的結構和性能，延長了使用壽命，降低了更換頻率和成本；適用于多種化學反應類本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，包括LaMO3型鈣鈦礦氧化物基底、硫化層和微量金屬修飾層，硫化層、微量金屬修飾層依次設置在LaMO3型鈣鈦礦氧化物基底表面，其中M為非貴金屬。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，LaMO3型鈣鈦礦氧化物中，La和M的摩爾比為1：1。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，所述LaMO3型鈣鈦礦氧化物基底中M為鎳、鐵、鈷、錳中的一種或兩種；微量金屬修飾層采用的金屬為銀、金、銅或鉑。
4.權利要求1~3中任一項所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，采用鑭和非貴金屬的鹽通過溶膠凝膠法制得LaMO3型鈣鈦礦氧化物前體的步驟中，具體的：
6.根據(jù)權利要求4所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，對LaMO3型鈣鈦礦氧化物前體進行兩段式升溫熱處理，得到LaMO3型鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體
7.根據(jù)權利要求4所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，對LaMO3型鈣鈦礦氧化物進行表面硫化，硫化后在表面進行微量金屬修飾，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體的：
8.根據(jù)權利要求4所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，對LaMO3型鈣鈦礦氧化物進行表面硫化，硫化后在表面進行微量金屬修飾，得到微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的步驟中，具體的：
9.一種催化劑，其特征在于，包括權利要求1所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物。
10.一種催化電極，其特征在于，在電極基底上負載權利要求9所述的催化劑，催化劑的負載量為1mg/cm2~5mg/cm2。
...【技術特征摘要】
1.一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，包括lamo3型鈣鈦礦氧化物基底、硫化層和微量金屬修飾層，硫化層、微量金屬修飾層依次設置在lamo3型鈣鈦礦氧化物基底表面，其中m為非貴金屬。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，lamo3型鈣鈦礦氧化物中，la和m的摩爾比為1：1。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物，其特征在于，所述lamo3型鈣鈦礦氧化物基底中m為鎳、鐵、鈷、錳中的一種或兩種；微量金屬修飾層采用的金屬為銀、金、銅或鉑。
4.權利要求1~3中任一項所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種微量金屬修飾的鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于，采用鑭和非貴金屬的鹽通過溶膠凝膠法制得lamo3型鈣鈦礦氧化物前體的步驟中，具體的：
6...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：姜楠，閆旭鵬，于妍妍，任志博，張崢，宋楊，趙力偉，郄占宇，李海生，范鑫鑫，張征，毛帥，馬靜波，董帥，石永利，王金意，郭偉琦，王菊，
申請(專利權)人：華能伊敏煤電有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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