本發(fā)明屬于材料，具體涉及一種錳基鈣鈦礦氧化物材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來，研究發(fā)現(xiàn)錳基鈣鈦礦氧化物具有豐富的氧化態(tài)、可調(diào)的表面活性位點(diǎn)和穩(wěn)定的abo3晶體結(jié)構(gòu)，但是存在晶格氧活性低以及表面容易偏析a位惰性離子的瓶頸問題，導(dǎo)致其無法實(shí)現(xiàn)高效研究利用。同時(shí)，由于受晶格氧氧化機(jī)制的制約，高活性的晶格氧將引發(fā)晶格氧溢出后難以及時(shí)回填，導(dǎo)致材料發(fā)生不可逆結(jié)構(gòu)崩塌的問題，進(jìn)而降低其催化穩(wěn)定性。所以，兼具高催化活性和高穩(wěn)定性晶格氧是設(shè)計(jì)高效錳基鈣鈦礦氧化物過程中的關(guān)鍵。本發(fā)明以錳基鈣鈦礦氧化物為切入點(diǎn)，開發(fā)了晶格氧活性可調(diào)的高效穩(wěn)定錳基鈣鈦礦催化材料，為提高錳基鈣鈦礦的開發(fā)提供了新策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可高效將hmf選擇性氧化為fdca的錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種錳基鈣鈦礦氧化物，其是利用硝酸錳（mn(no3)2）溶液作為錳源，硝酸鍶（sr(no3)2）粉末作為鍶源，碳酸鈉（na2co3）溶液作為沉淀劑，在室溫下以共沉淀法制備出前驅(qū)體粉末，隨后通過煅燒得到具有a位缺陷的srxmno3?δ（其中x表示sr與mn的摩爾比）鈣鈦礦氧化物。

4、所述錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法包括以下步驟：

5、（1）將錳源和鍶源加入到去離子水中，經(jīng)攪拌和超聲振蕩得到溶液a；

6、（2）在攪拌條件下不斷向溶液a中滴加沉淀劑，并繼續(xù)攪拌使其充分混合，得到混合液b；

7、（3）將混合液b室溫陳化后，對沉淀物進(jìn)行離心分離及洗滌，得到前驅(qū)體粉末；

8、（4）將前驅(qū)體粉末經(jīng)冷凍干燥后，煅燒，得到srxmno3?δ鈣鈦礦氧化物。

9、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述錳源為質(zhì)量濃度50%的硝酸錳溶液。

10、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述鍶源為硝酸鍶粉末。

11、進(jìn)一步地，步驟（1）中鍶源與錳源的用量按sr與mn的摩爾比為0.8-1進(jìn)行換算。

12、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述攪拌的轉(zhuǎn)速為500rpm，時(shí)間為5min。

13、進(jìn)一步地，步驟（1）中所述超聲振蕩的時(shí)間為5min。

14、進(jìn)一步地，步驟（2）中所述沉淀劑為質(zhì)量濃度50%的碳酸鈉溶液，其用量按使混合液b的ph為7~9。

15、進(jìn)一步地，步驟（2）中攪拌的轉(zhuǎn)速為500rpm，繼續(xù)攪拌的時(shí)間為30min。

16、進(jìn)一步地，步驟（3）中所述室溫陳化的時(shí)間為1h。

17、進(jìn)一步地，步驟（3）中所述離心的轉(zhuǎn)速為9000rpm，時(shí)間為2min。

18、進(jìn)一步地，步驟（3）中所述洗滌是采用去離子水沖洗至中性。

19、進(jìn)一步地，步驟（4）所述冷凍干燥的溫度為-60°c，時(shí)間為10-20h。

20、進(jìn)一步地，步驟（4）所述煅燒的升溫速率為5-20?℃/min，溫度為1000-1500?℃，時(shí)間為30-180?min。

21、所得錳基鈣鈦礦氧化物材料可用于5-羥甲基糠醛（hmf）選擇性氧化為2,5-呋喃二甲酸（fdca）。

22、本發(fā)明的有益效果在于：

23、（1）本發(fā)明采用簡單的共沉淀煅燒法，通過簡單調(diào)整srmno3納米顆粒中sr位的缺失，實(shí)現(xiàn)具有一定氧空位濃度的鈣鈦礦氧化物納米顆粒的制備，為制備具有良好的晶體穩(wěn)定性、較高高的晶格氧活性、以及較好的晶格氧再生能力的鈣鈦礦氧化物提供了新思路。

24、（2）本發(fā)明制備的sr0.9mno3-δ鈣鈦礦氧化物具有良好的晶體穩(wěn)定性、最高的晶格氧活性、以及最好的晶格氧再生能力。

25、（3）本發(fā)明制備方法所需要的原材料和設(shè)備簡單易取，流程工藝簡單、易操作和安全，成本相對低廉，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；通過改變鍶源的加入量，可獲得一系列相貌相似、物相相同的鈣鈦礦氧化物產(chǎn)物，且與其他傳統(tǒng)方法制備出的產(chǎn)物相比，其具有更好的催化性能，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值和使用前景。

26、（4）本發(fā)明提供了一種制備簡單、通用性和適用性強(qiáng)的具有一定氧空位濃度、異質(zhì)結(jié)構(gòu)和晶格氧活性的錳基鈣鈦礦氧化物制備方法，其制得的錳基鈣鈦礦氧化物具有高效將hmf選擇性氧化為fdca的催化性能，該方法簡單，成本低廉，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，并且可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述錳源為質(zhì)量濃度50%的硝酸錳溶液，所述鍶源為硝酸鍶粉末。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（1）中鍶源與錳源的用量按sr與mn的摩爾比為0.8-1進(jìn)行換算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（2）中所述沉淀劑為質(zhì)量濃度50%的碳酸鈉溶液，其用量按使混合液b的ph為7~9。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（3）中所述室溫陳化的時(shí)間為1h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（3）中所述洗滌是采用去離子水沖洗至中性。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（4）所述冷凍干燥的溫度為-60°c，時(shí)間為10-20h。

8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種的錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，其特征在于：步驟（4）所述煅燒的溫度為1000-1500?℃，時(shí)間為30-180?min。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一方法制備的錳基鈣鈦礦氧化物。

10.一種如權(quán)利要求9所述的錳基鈣鈦礦氧化物在選擇性氧化hmf為fdca中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種錳基鈣鈦礦氧化物的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。其是采用經(jīng)典的共沉淀煅燒方法，利用硝酸錳溶液作為錳源，硝酸鍶作為鍶源，碳酸鈉溶液作為沉淀劑，在室溫下通過簡單的共沉淀法制備出前驅(qū)體粉末，然后通過煅燒得到具有A位缺陷的Sr<subgt;x</subgt;MnO<subgt;3?δ</subgt;（其中，x=0.8~1，表示Sr與Mn的摩爾比）鈣鈦礦氧化物。本發(fā)明通過在MnO<subgt;3</subgt;納米顆粒的A位引入Sr缺失位點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了對氧空位濃度的調(diào)控，其具有經(jīng)濟(jì)效益高、制備工藝簡單、可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，且所得具有適宜氧空位濃度的Sr<subgt;0.9</subgt;MnO<subgt;3?δ</subgt;鈣鈦礦氧化物可將生物質(zhì)HMF選擇性氧化為FDCA，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

技術(shù)研發(fā)人員：于巖,彭文豪,王智琦,陳志超,莊贊勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15