钾掺杂调控钴酸镧钙钛矿结构敏感性增强一氧化氮氧化的构效关系研究

针对氮氧化物(NOx)污染治理难题，研究人员通过钾(K)掺杂LaCoO3钙钛矿A位点，构建La1–xKxCoO3(x=0–0.6)催化剂体系。研究发现K掺杂诱导Co3O4相形成、促进Co2+→Co3+转化，通过调控钴离子磁矩与氧空位使La0.6K0.4CoO3在285℃实现88%的NO氧化效率，为环境催化材料设计提供新思路。

　　

随着工业发展加剧，氮氧化物(NO_x)已成为威胁环境和人类健康的主要污染物，其引发的酸雨、臭氧层破坏等问题亟待解决。传统NO_x处理技术存在低温活性不足的瓶颈，而钙钛矿材料因其独特的ABO₃结构和可调控性展现出巨大潜力。其中LaCoO₃虽具有优异催化性能，但其活性位点与反应机制仍需优化。贵州民族大学的研究团队创新性地采用钾元素掺杂策略，通过精确调控钙钛矿结构敏感性，成功开发出高效稳定的NO氧化催化剂。

研究团队采用溶胶-凝胶法合成La_1–xK_xCoO₃(x=0–0.6)系列催化剂，结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和原位漫反射红外光谱(DRIFTS)等技术，系统分析材料结构演变与催化性能的关联机制。通过磁学分析揭示钴离子磁矩与催化活性的定量关系，并建立结构-性能调控模型。

La_1–xK_xCoO₃ (x=0–0.6) perovskites preparation
通过控制K掺杂量实现A位点精准取代，形成LaCoO₃/Co₃O₄复合相结构，为构建多重活性中心奠定基础。

Characterization
XRD证实K掺杂导致Co₃O₄相析出，XPS显示Co²⁺/Co³⁺比值随掺杂量增加而降低。磁性分析首次发现钴离子磁矩(3.21μ_B→3.86μ_B)与NO氧化活性呈正相关，La_0.6K_0.4CoO₃表现出最优磁学性能和88%的转化效率。

Conclusions
研究揭示K掺杂通过三重机制提升催化性能：①诱导Co₃O₄相形成增加活性位点；②促进Co²⁺→Co³⁺转化增强电负性；③调控氧空位浓度改善氧化还原能力。该工作发表于《Journal of Rare Earths》，为设计磁性可调的环保催化剂提供了理论依据和实践范式，对发展低温NO_x净化技术具有重要指导价值。