【久巨充磁行业新闻】LaCoO3 钙钛矿材料的制备方法及其对甲醛废水的催化降解效果研究

2026年1月9日行业新闻 LaCoO3 钙钛矿材料催化降解溶胶 - 凝胶法甲醛废水处理非均相类芬顿氧化19350

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甲醛（HCHO）是一种广泛存在的水溶性有毒污染物，主要来源于工业生产排放、建筑装修材料挥发以及日常生活用品释放。这种化合物具有强烈的致癌性和生物毒性，不仅会对人体呼吸系统和免疫系统造成严重损害，还会破坏水体生态环境的平衡状态。因此，开发高效的甲醛去除技术对于保护人类健康和维持生态系统稳定具有重要意义。目前已有的甲醛降解方法主要包括吸附技术、生物降解法和催化氧化法等，其中催化氧化法因其降解彻底、无二次污染等优点而成为当前研究的重点方向。

钙钛矿型氧化物（ABO₃）具有独特的晶体结构、优异的电子传导性能和稳定的催化活性，在多相催化领域如 CO 氧化、挥发性有机化合物降解等方面已经取得了显著进展。镧钴氧化物（LaCoO₃）作为典型的钙钛矿材料，其活性组分钴（Co）的价态可调性使其具有潜在的氧化催化能力。然而，目前关于 LaCoO₃在水中甲醛降解方面的研究还相对较少，其催化活性调控机制和反应路径尚不完全清楚。

基于上述背景，本研究采用溶胶 – 凝胶法制备了不同镧钴摩尔比的钙钛矿型 LaCoO₃催化剂，系统研究了其在室温条件下对水中甲醛的催化降解性能，并结合材料表征技术和自由基猝灭实验揭示了其催化机理。催化性能测试结果表明，所制备的 LaCoO₃催化剂表现出优异的甲醛降解活性。与传统的非均相催化剂（如过渡金属氧化物、贵金属负载型催化剂等）相比，甲醛完全降解时间从 119 分钟缩短至 10 分钟，降解效率提高了 12 倍。其中，当镧钴摩尔比为 1:1 时，催化剂的降解活性最佳，在室温下反应 10 分钟即可实现水中甲醛的完全去除，并且在重复使用 3 次后降解率仍保持在 95% 以上，显示出良好的稳定性。

为了阐明催化活性差异的内在原因，本研究利用 X 射线光电子能谱（XPS）分析了不同镧钴摩尔比催化剂的表面电子状态。结果显示，随着镧钴摩尔比的增加，催化剂表面 Co²⁺的相对含量逐渐降低，而 Co³⁺的含量相应增加。结合催化性能数据可以发现，催化剂的甲醛降解活性与 Co²⁺含量呈正相关关系，表明 Co²⁺是促进甲醛氧化降解的关键活性位点，通过 Co²⁺/Co³⁺价态循环参与氧化还原反应，加速活性物种的生成。

为了确定反应过程中的主要活性物种，本研究进一步进行了自由基猝灭实验，分别向反应体系中加入硫酸根自由基（SO₄・⁻）猝灭剂（无水乙醇）和羟基自由基（・OH）猝灭剂（叔丁醇）。实验结果表明，两种猝灭剂的加入均显著抑制了甲醛的降解效率，其中加入无水乙醇后降解率下降 68%，加入叔丁醇后降解率下降 52%，证实 SO₄・⁻和・OH 是降解甲醛的主要活性物种。基于上述结果，本研究提出 LaCoO₃催化降解甲醛的反应机制为非均相类芬顿氧化反应：催化剂表面的 Co²⁺与体系中的氧化剂（如溶解氧、过氧化氢等）反应生成 SO₄・⁻和・OH，进而通过强氧化作用将甲醛氧化分解为 CO₂和 H₂O。

本研究首次证实了钙钛矿型 LaCoO₃在水中甲醛降解领域的应用潜力，明确了镧钴摩尔比对催化活性的调控机制，揭示了非均相类芬顿氧化的反应路径，为开发高效、稳定的室温甲醛降解催化剂提供了理论基础和技术参考。

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