催化学报

催化学报 ›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (4): 347-354.

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水热法制备特定形貌单晶 La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能

张悦, 张磊, 邓积光, 魏丽, 戴洪兴, 何洪   

  1. 北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系, 催化化学与纳米科学研究室, 北京100124
  • 收稿日期:2009-04-25 出版日期:2009-04-25 发布日期:2013-01-21

Hydrothermal Fabrication and Catalytic Performance of Single-Crystalline La2-xSrxCuO4 (x = 0, 1) with Specific Morphologies for Methane Oxidation

ZHANG Yue, ZHANG Lei, DENG Jiguang, WEI Li, DAI Hongxing*, HE Hong   

  1. Laboratory of Catalysis Chemistry and Nanoscience, Department of Chemistry and Chemical Engineering, College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  • Received:2009-04-25 Online:2009-04-25 Published:2013-01-21

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摘要： 以纺锤体状单晶氧化铜、片状单晶氧化镧和硝酸盐为金属源, 通过水热法并灼烧所得产物, 制备了具有纺锤体状、棒状和短链状类钙钛矿型氧化物 La2-xSrxCuO4 (x = 0, 1)单晶纳微米粒子. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X 射线光电子能谱、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附以及 N2 吸附等技术对所得催化剂的物化性质进行了表征, 考察了这些样品催化甲烷氧化反应的性能. 结果表明, 将 Sr 部分引入 La2CuO4 的晶格中可增加催化剂表面吸附氧量、Cu3+含量和还原能力. 在空速为 50 000 ml/(g×h) 和 CH4/O2 摩尔比为 1/10 的条件下, 以硝酸盐为金属源制得的 LaSrCuO4 表现出最高的催化活性, 在 675 oC 时甲烷反应速率高达 40.9 mmol/(g×h) . 这一优良的催化性能与其表面较高的氧空位浓度、独特的单晶结构和特定的表面形貌有关.

关键词: 类钙钛矿氧化物, 锶取代铜酸镧, 水热合成法, 特定表面形貌, 甲烷氧化

Abstract: Single-crystalline perovskite-like oxides La2-xSrxCuO4 with spindle-, rod-, and short chain-like morphologies can be fabricated hydrothermally with spindle-like CuO, plate-like La2O3, and nitrates as metal source. The LaSrCuO4 (Nitrate_LSCO) exhibited the highest catalytic activity, giving a CH4 consumption rate of up to 40.9 mmol/(g×h) at 675 oC.

Key words: ingle-crystalline perovskite-like oxide, strontium-substituted lanthanum cuprate, hydrothermal synthesis, specific morphology, methane oxidation