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1. 研究目的与意义（文献综述）
当前，人类社会逐渐发展，环境污染问题已成为社会三大危机之一，严重影响到人类的生存环境和地球的生态系统。其中，大气污染更是随着交通行业及化工行业的发展，变得愈发严重。大气污染成因通常分成自然因素和人为因素两种，人为因素包括燃料燃烧排放，工业废气排放，交通工具尾气排放等，形成的主要污染物包括硫氧化合物，氮氧化合物，碳氧化合物以及碳氢化合物，这些大气污染物不仅对人体造成各种伤害，还会对环境以及气候造成严重污染，如何减少并处理大气污染物成为解决污染问题的主要目标之一。目前，光催化技术作为一种高效，安全的环境友好型环境净化技术，拥有着广阔的发展前景和应用市场，其原理是以光为能量，通过催化剂的辅助，将污染物降解成为水，co2等产物。光催化在环境保护与治理上的应用研究开始于20世纪70年代后期.fank和bard关于水中氰化物在tio2上的光分解研究，而tio2也因其光稳定性和高效性成为首批被大范围使用的光催化剂，但是随着研究发现，tio2也存在着自身缺陷，因此旧催化剂改性和寻找新的催化剂也成了目前的研究方向。
近年来，改善tio2自身缺陷来提高光催化性能的主要途径有元素掺杂，贵金属沉积以及有机染料光敏化等，也发展出了多种制备tio2纳米材料的方法，例如化学气象沉淀法、溶胶—凝胶法、均相沉淀法、水热合成法等。
在20世纪70年代初，libby对含稀土和钴的钙钛矿型氧化物进行了系统研究，提出用钙钛矿结构的氧化物代替贵金属用于汽车尾气净化催化剂具有潜在的可能。而后voorhoeve等对稀土钙钛矿型催化剂进行了深入的研究。从早期的研究成果看，含稀土的钴酸盐和锰酸盐在完全氧化反应方面显示了极高的催化活性。钙钛矿型复合氧化物通常具有abo3型晶体结构, 其中a位离子具有较大的离子半径, 与12个氧原子配位;b位具有较小的离子半径, 与6个氧原子配位。因此, 很多元素在满足容忍因子的条件下可形成稳定的钙钛矿结构，并且通过取代a位和b位原子可以合成更多组分的钙钛矿性化合物。钙钛矿型化合物具有结构和组成多样性，热稳定性高，化合价、化学计量和空位可变幅度大等优点，而设计abo3钙钛矿型光催化剂也有五点基本原则：（1）带隙工程；（2）b位元素的选择；（3）a位元素的选择；（4）对化合价和空位的控制；（5）形成超细粒子或分散在载体上提高表面积。对于系列labo3化合物，随着b位离子3d电子数增加，b位离子半径逐渐减小。b位离子的减小使容忍因子增大，而容忍因子的增大导致b-o之间的结合能降低。低的结合能一方面可以促使在催化剂表面形成氧空位，另一方面也有利于化学吸附，从而有利于光催化反应。所以随着离子半径减小，labo3的光催化活性按照从cr、mn、fe、co的顺序依次增加。
2. 研究的基本内容与方案
本次进行的是 xcu/lacoo3负载型催化剂的制备及其催化性能研究。首先采用水热法合成球状coco3前驱体，将碳酸铵的水溶液滴加到搅拌中的乙酸钴水溶液中，反应共混物转移到高压釜当中，然后在160°c（亚临界水热合成法温度在100-240°c）下进行热处理24小时，自然冷却至室温，收集所获得的coco3，进行洗涤和干燥，在60°c的烘箱中干燥24小时，可得coco3前驱体。通过改变反应物的摩尔比可以得到不同的产物，用x射线粉末衍射仪记录产物样品的xrd图谱，用扫描电子显微镜对产物样品进行形貌分析，透射电子显微镜拍摄tem图像，傅里叶变换红外光谱仪得到光谱图，分析可得到相同温度下最适合作为前驱体coco3的形貌结构和制备比例。
挑选出最合适的球状coco3后，采用熔盐法在低温下制备lacoo3催化剂。首先，通过将球形coco3在300°c下煅烧2个小时，得到多孔球形co3o4前驱体，并以coso4为钴源，nh4hco3为沉淀剂， 采用摩尔比为2：1的nano3和kno3的混合物作为熔盐，使用乙醇作为分散剂，将化学计量的la（no3）3和多孔球形co3o4与熔融盐充分混合，干燥后，将固体分别在550°c的空气中煅烧，从而获得lacoo3催化剂。可以调整煅烧时间，得到不同的产物，进行xrd图谱分析，对比pdf卡片挑选最合适的产物进行形貌分析和透射电镜分析。
最后将采用等体积浸渍法制备负载型催化剂cu/lacoo3。首先测定lacoo3载体的吸水率，把上一步制备的载体在110°c下干燥，冷却至室温后，取样测定载体的吸水率。然后配置所需的等体积的cucl2溶液负载到lacoo3载体上面，在红外灯烘烤下不断搅拌，直至溶液完全浸渍到载体中去，浸渍后的lacoo3载体在110°c下烘干，在不同温度下进行烧结，将所得产物进行xrd，tem，sem等测试，观察不同样品的显微结构和物相分析，还可以通过改变cu的负载量来影响样品的催化活性和稳定性。得到的最终产物即可满足研究的目标。
3. 研究计划与安排
1. 第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；
2. 第4－7周：探索采用水热法制备球状coco3前驱体相关工艺，并以熔盐法在不同温度下制备出lacoo3钙钛矿型复合氧化物催化剂；研究相关工艺参数对样品催化性能的影响；
3. 第8－11周：采用等体积浸渍法制备负载型催化剂cu/lacoo3（x=1wt.%、2wt.%、3wt.%）；比较cu的负载量对介孔lacoo3催化剂结构和性能的影响；
4. 参考文献（12篇以上）
1. ling f, anthony o c, xiong q, et al. pdo/lacoo3 heterojunction photocatalysts for highly hydrogen production from formaldehyde aqueous solution under visible light[j]. international journal of hydrogen energy, 2016, 41(14): 6115-6122.
2. deng j, zhang l, dai h, et al. in situ hydrothermally synthesized mesoporous lacoo3/sba-15 catalysts: high activity for the complete oxidation of toluene and ethyl acetate[j]. applied catalysis a: general, 2009, 352(1-2): 43-49.
3. liu y, dai h, deng j, et al. controlled generation of uniform spherical lamno3, lacoo3, mn2o3, and co3o4 nanoparticles and their high catalytic performance for carbon monoxide and toluene oxidation[j]. inorganic chemistry, 2013, 52(15): 8665-8676.
