【摘 要】
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挥发性有机物(VOCs)是大气光化学臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)的重要前驱体,其有效减排是治理大气污染的重要环节.钙钛矿型复合氧化物具有催化氧化活性好、化学组成可控、热稳
【机 构】
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中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640;广东省矿物物理与材料开发研究重点实验室,广东广州,510640;中国科学院大学,北京,100049
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挥发性有机物(VOCs)是大气光化学臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)的重要前驱体,其有效减排是治理大气污染的重要环节.钙钛矿型复合氧化物具有催化氧化活性好、化学组成可控、热稳定性高等优点,在热催化氧化VOCs中具有较好的前景.本研究采用溶胶-凝胶法合成不同钙置换量的钙钛矿型钴酸镧(La1-xCaxCoO3),并以甲苯作为目标VOC,考查钙置换对钴酸镧(LaCoO3)热催化氧化甲苯性能的制约机制,结果表明,钙置换没有明显改变钴酸镧的晶体结构,但显著增强其热催化氧化活性.钙置换使钴酸镧颗粒尺寸减小,比表面积和堆积孔容增加,有利于减少气体扩散阻力.以甲苯降解率为50％所对应的温度(T50),以及反应温度为200 ℃时的比表面积标化CO2生成速率作为评价指标,系列样品的催化活性强弱为:LaCoO3 (260℃,0.094 μmol m-2 s-1)＜La0.9Ca0.1CoO3 (232℃,0.114 μmol m-2 S-1)＜ La0.7Ca0.3CoO3 (225℃,0.118 μmol m-2 S-1)＜ La0.8Ca0.2CoO3 (212℃,0.135 μmol m-2 s-1).随钙置换量增加,钴酸镧的单位比表面积催化活性呈现先增强后轻微减弱的趋势.系列样品的阳离子空位吸附氧密度未发生明显改变,但品格氧释放速率显著提高,有利于催化氧化甲苯为CO2和H2O.随着钙置换量增加,晶格氧活性呈先增加后减少的趋势,从而导致催化活性也表现出类似的变化.
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