【久巨充磁行業(yè)新聞】LaCoO3 鈣鈦礦的合成與甲醛廢水催化降解性能來源：X-MOL作者：久巨充磁行業(yè)新聞瀏覽數(shù):10次
甲醛（HCHO）作為一種常見的水溶性有毒污染物，廣泛來源于工業(yè)排放、室內(nèi)裝修及生活用品釋放等，其具有強致癌性和生物毒性，不僅會嚴(yán)重威脅人體呼吸系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)健康，還會破壞水體生態(tài)平衡，因此高效去除環(huán)境水中的甲醛對保障人類健康和維系生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定至關(guān)重要。目前，甲醛降解技術(shù)主要包括吸附法、生物降解法和催化氧化法等，其中催化氧化法因降解徹底、無二次污染等優(yōu)勢成為研究熱點。
鈣鈦礦型氧化物（ABO?）因具有獨特的晶體結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性和穩(wěn)定的催化性能，在多相催化領(lǐng)域（如CO氧化、VOCs降解等）已取得顯著進(jìn)展。鑭鈷氧化物（LaCoO?）作為典型的鈣鈦礦型材料，其活性組分Co的價態(tài)可調(diào)控性賦予其潛在的氧化催化能力，然而目前將LaCoO?應(yīng)用于水中甲醛降解的研究尚較為匱乏，其催化活性調(diào)控機制與反應(yīng)路徑仍不明確。 基于此，本研究通過溶膠-凝膠法制備了不同La/Co摩爾比的鈣鈦礦型LaCoO?催化劑，系統(tǒng)探究其在室溫條件下對水中甲醛的催化降解性能，并結(jié)合表征手段與自由基猝滅實驗揭示其催化機理。催化性能測試結(jié)果表明，所制備的LaCoO?催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的甲醛降解活性，與傳統(tǒng)非均相催化劑（如過渡金屬氧化物、貴金屬負(fù)載型催化劑等）相比，甲醛完全降解時間從119 min縮短至10 min，降解效率提升12倍。其中，當(dāng)La/Co摩爾比為1:1時，催化劑的降解活性**，在室溫下反應(yīng)10 min即可實現(xiàn)水中甲醛的完全去除，且重復(fù)使用3次后降解率仍保持在95%以上，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。 為闡明催化活性差異的內(nèi)在原因，通過X射線光電子能譜（XPS）對不同La/Co摩爾比催化劑的表面電子態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：隨著La/Co摩爾比的升高，催化劑表面Co2?的相對含量逐漸降低，而Co3?含量相應(yīng)增加。結(jié)合催化性能數(shù)據(jù)可知，催化劑的甲醛降解活性與Co2?含量呈正相關(guān)關(guān)系，表明Co2?是驅(qū)動甲醛氧化降解的關(guān)鍵活性位點，其通過價態(tài)循環(huán)（Co2?/Co3?）參與氧化還原反應(yīng)，加速活性物種的生成。
為明確反應(yīng)過程中的主要活性物種，進(jìn)一步開展自由基猝滅實驗，分別向反應(yīng)體系中加入硫酸根自由基（SO?·?）猝滅劑（無水乙醇）和羥基自由基（·OH）猝滅劑（叔丁醇）。實驗結(jié)果表明，兩種猝滅劑的加入均顯著抑制了甲醛的降解效率，其中加入無水乙醇后降解率下降68%，加入叔丁醇后降解率下降52%，證實SO?·?和·OH是降解甲醛的主要活性物種。基于上述結(jié)果，本研究提出LaCoO?催化降解甲醛的反應(yīng)機制為非均相類芬頓氧化反應(yīng)：催化劑表面的Co2?與體系中的氧化劑（如溶解氧、過氧化氫等）反應(yīng)生成SO?·?和·OH，進(jìn)而通過強氧化作用將甲醛氧化分解為CO?和H?O。 本研究首次證實了鈣鈦礦型LaCoO?在水中甲醛降解領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，明確了La/Co摩爾比對催化活性的調(diào)控機制，揭示了非均相類芬頓氧化的反應(yīng)路徑，為開發(fā)高效、穩(wěn)定的室溫甲醛降解催化劑提供了理論依據(jù)與技術(shù)參考。
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