Ba掺杂调控钙钛矿晶格氧活化机制及其在环境激素降解中的应用研究

《Applied Ocean Research》：Passivation, layered surface high-temperature oxidation, and mechanical behaviors in Al-doped cobalt-based dual-phase high entropy alloys

本文系统研究了BaxSr1-xCoO3-δ钙钛矿催化剂通过A位Ba掺杂调控晶格氧（OLatt）与氧空位（OV）平衡的机制，成功实现低温热催化降解17β-雌二醇（E2）。研究发现Ba0.7Sr0.3CoO3-δ在60℃条件下20分钟内对E2降解率达98.89%，揭示了Co3+/Co2+循环促进OLatt再生的自持续反应机制，为内分泌干扰物治理提供新策略。

　　

催化剂制备

实验所用化学试剂详见文本S1。Ba_xSr_1-xCoO_3-δ催化剂采用溶胶-凝胶法合成：将硝酸盐、氨水、乙二胺四乙酸（C₁₀H₁₆N₂O₈）和一水合柠檬酸（C₆H₈O₇·H₂O）按固定摩尔比1:10:1.1:2溶解于100毫升超纯水，其中硝酸盐总摩尔量固定为0.02摩尔（包含Ba(NO₃)₂、Sr(NO₃)₂和Co(NO₃)₂·6H₂O）。针对不同Ba掺杂量（x=0, 0.3, 0.5, 0.7）的样品，Co(NO₃)₂·6H₂O摩尔量恒定为0.01摩尔。

催化剂形貌与结构特性

通过X射线衍射（XRD）分析催化剂结构特征（图2a）。制备的Co₃O₄和SrCoO_3-δ的衍射峰位置及相对强度分别与标准卡片（JCPDS 43-1003和JCPDS 01-080-6502）高度吻合，证实形成了纯净的晶相。不同Ba掺杂量样品的衍射峰呈现规律性位移，表明Ba²⁺成功掺入Sr位点引起晶格畸变。

结论

本研究通过溶胶-凝胶法制备的Ba_0.7Sr_0.3CoO_3-δ在60℃低温热催化体系中表现出卓越的E2降解性能（20分钟降解率98.89%）。其优异性能源于Ba掺杂优化的O_Latt/O_V动态平衡，而非传统自由基路径。Co³⁺/Co²⁺价态循环驱动的晶格氧自再生机制为环境激素降解提供了新视角。