一种化学改性的钙钛矿催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及一种化学改性的巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x〇3/MgO,还设及上述化学改性 巧铁矿催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国染料的年产量在持续增长。染料行业属于高耗能、高污染行业。据相 关数据显示，每生产It染料，大约排放废水744m3。生产染料的原料中主要有蔥酿类、芳香族 类、苯胺类、苯酪类和硝基苯类等有机物。并且在生产染料的过程中，会使用大量的酸碱，如 果后期处理不当，运些物质都可能进入染料废水，使废水的COD值、PH值等超标，进而污染自 然水体，对水生动植物及人类的生产和生活带来危害。
[0003] 罗丹明B是常用的一种染料，其具有价格低廉、色泽光鲜等特点，常被一些不法商 贩作为食品着色剂，W增强食品的色泽度。有关研究表明，罗丹明B不但能在血清蛋白中储 存和运输，而且会对血红蛋白的构象和分子能级产生明显影响，被体外的某些不确定的物 质引发诱变，最终生成罗丹明的衍生物促使细胞死亡。国际癌症研究署（IARC)调查研究表 明：摄取、吸入W及皮肤接触该物质都会对人体的肾、肝、脾、屯、脏等器官有一定的伤害作 用，引起急性或者慢性中毒等伤害。因此，一种降解染料罗丹明B的环保有效催化剂是十分 有必要的。
[0004] 巧铁矿作为一种新型水处理材料得到了广泛地关注。但原始的单一的巧铁矿吸附 和光催化能力较弱，故对原始巧铁矿进行改性W提高其吸附和光催化能力是非常有必要 的。而对巧铁矿改性的方法有很多种，比如离子渗杂、贵金属沉积、半导体禪合、材料负载等 等。离子渗杂是指通过各种方法对巧铁矿的A位、B位或者0位元素离子引入新离子，使其晶 格结构发生崎变，从而间接影响和增强催化剂晶格氧的活动度和迁移性。负载的方法不改 变巧铁矿原始晶胞的结构，而是通过浸溃或充分混合的方法使金属或者金属的氧化物吸附 在巧铁矿单一组分之上，从而能够依靠所负载金属的特性来填充晶格之间的空隙。不同的 改性方法有不同的优点，结合不同的改性方法对巧铁矿进行改性对巧铁矿催化性能的提升 具有重要的作用。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是提供一种对水体染料罗丹明B具有高吸附和光催化 氧化能力的巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x03/MgO。
[0006]本发明还要解决的技术问题是提供上述对水体染料罗丹明B具有高吸附和光催化 氧化能力的巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x〇3/%0的制备方法。
[0007 ]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段为：
[0008] -种化学改性的巧铁矿催化剂，所述巧铁矿催化剂的A位元素为La3+离子，B位元素 为渗杂有Mgh离子的Mn2+离子，同时所述巧铁矿催化剂上吸附有MgO,其中，Mgh离子的渗杂 量为Mn2+离子含量的1/9~1/4。
[0009]上述化学改性的巧铁矿催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1，按1^曰:]?11:]\^摩尔比为1:1:0.1~3依次称取一定量的1^曰（腸3)3*6出0、]?11 (N03)2 · 6出0和Mg(N〇3)2 · 6出0溶于一定量的水中，得到A混合液；
[0011] 步骤2,按金属阳离子与巧樣酸的摩尔比为1:2称取一定量的巧樣酸一水合物溶于 A混合液中，得到B混合液；
[0012] 步骤3,将B混合液进行磁力揽拌，边揽拌边滴加浓氨水直至溶液所需的PH值，得到 C混合液；
[0013] 步骤4,将C混合液水浴加热至溶液呈溶胶状态，将溶胶状的物料干燥后得到产物 前驱体；
[0014] 步骤5,将产物前驱体于溫度Τι下般烧数小时，再在溫度T2下般烧数小时得到改性 的巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x〇3/MgO。
[0015] 其中，步骤2中，所述金属阳离子是指A混合液中La3+离子、Mn2+离子和Mgh离子的总 和。
[0016] 其中，步骤3中，所述C混合液的PH为7~9。
[0017] 其中，步骤4中，所述水浴加热的溫度为70°C~80°C，所述干燥溫度为120°C，所述 干燥时间为12h。
[0018] 其中，步骤5中，所述溫度Τι为300°C~400°C，所述溫度T2为700~800°C。
[0019] 本发明巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x〇3/MgO的制备原理:本发明通过改进溶胶凝胶法制 备巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x〇3/MgO，通过添力日Mg (N03 ) 2，引入Mg2%其中一部分Mgh对B位元素 Mn2+离子进行渗杂，增强催化剂的氧化活性，还有一部分反应生成Mg0，Mg0混合在巧铁矿 LaMnxMgi-x化中作为负载材料，不仅可W增强材料的吸附效果，还可W防止巧铁矿的烧结，抑 制杂质生成。
[0020] 有益效果:相比于现有技术，本发明的改性巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x化/MgO对染料 罗丹明B具有较强的吸附能力和光催化活性;本发明的制备方法是利用改进的溶胶凝胶法， 通过添加 Mg(N〇3)2,对原始单一巧铁矿进行渗杂和负载改性，改性后的巧铁矿催化剂比表面 积增大，吸附能力增强，催化活性提高，本发明制备方法原料易得、成本低、反应条件溫和且 对环境无污染。
【附图说明】
[002。 图巧本发明巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x03/MgO制备方法的工艺流程图；
[002引图2为本发明巧铁矿催化剂LaMnxMgi-x03/MgO改性前后的吸附-紫外光催化氧化罗 丹明B效果对比图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0024] 实施例1
[002引一种化学改性的巧铁矿催化剂LaMno. 9Mg日.i03/MgO的制备方法，包括如下步骤：
[0026]步骤 1，按照La:Mn:Mg的摩尔比为 1:1:0.1 称取3.25g La(N〇3)3 ·細2〇、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和0.26g Mg(N〇3)2 · 6出0溶于50ml的去离子水，形成A混合液；
[0027] 步骤2,按金属阳离子与巧樣酸的摩尔比为1:2称取8.8：3g的巧樣酸一水合物溶于A 混合液中，形成B混合液；
[0028] 步骤3,将B混合液置于磁力揽拌器上，边揽拌边滴加浓氨水至溶液的PH达到7,得 至化混合液；
[0029] 步骤4,将C混合液在70°C水浴溫度下继续揽拌7小时至溶液呈溶胶状态，将溶胶状 的物料转移入相蜗，在120°C的烘箱中放置12小时烘干，得到产物前驱体；
[0030] 步骤5,将产物前驱体放入马弗炉，先在300°C溫度下般烧3小时，W烧除有机物，再 在700°C溫度下般烧3小时，得到改性的巧铁矿催化剂LaMno.sMgo.i化/MgO。
[0031 ] 实施例2
[0032] 一种化学改性的巧铁矿催化剂LaMno. sMg日.2〇3/MgO的制备方法，包括如下步骤： [003引步骤 1，按照La:Mn:Mg的摩尔比为 1:1:1 称取3.25g La(N03)3 · 6出0、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和2.56g Mg(N03)2 · 6出0溶于50ml的去离子水，形成A混合液；
[0034] 步骤2,按金属阳离子与巧樣酸的摩尔比为1:2称取12.61g的巧樣酸一水合物溶于 A混合液中，形成B混合液；
[0035] 步骤3,将B混合液置于磁力揽拌器上，边揽拌边滴加浓氨水至溶液的PH达到8,得 至化混合液；
[0036] 步骤4,将C混合液在75°C水浴溫度下继续揽拌7小时至溶液呈溶胶状态，将溶胶状 的物料转移入相蜗，在120°C的烘箱中放置12小时烘干，得到产物前驱体；
[0037] 步骤5,将产物前驱体放入马弗炉，先在300°C溫度下般烧4小时，W烧除有机物，再 在700°C溫度下般烧4小时，得到改性的巧铁矿催化剂LaMn〇.8Mg〇.2化/MgO。
[003引 实施例3
[0039] 一种化学改性的巧铁矿催化剂LaMno. sMg日.2〇3/MgO的制备方法，包括如下步骤：
[0040] 步骤 1，按照La:Mn:Mg的摩尔比为 1:1:2称取3.25g La(N〇3)3 · 6出0、2.87g Μη (Ν03)2 · 6出0和5.13g Mg(N〇3)2 · 6出0溶于50ml的去离子水，形成A混合液；<