一种载氧体铁酸钡的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种载氧体铁酸钡的制备方，具体是通过溶胶凝胶法‑微波诱导燃烧法相结合，制备出铁酸钡，该方法具体步骤为：首先，以相应的硝酸盐水溶液为原料，将其进行充分混合，然后加入络合剂，络合与金属离子发生络合反应，控制反应条件，得到溶胶，再经过蒸发得到凝胶。最后，将凝胶用微波诱导燃烧，发生自燃烧反应，得到有高循环活性、高稳定性的载氧体铁酸钡。本发明专利技术制备得到的载氧体铁酸钡，其化学组成准确，与配料的比例相符，因此易于精确控制其成分。采用溶胶凝胶法制备出凝胶的步骤中，成本低、操作简单、凝胶成分均匀，在自燃烧法的过程中，自燃烧反应均匀易控制，产物铁酸钡成分均匀。整体工制备艺简单，产物形貌规则，尺寸均一，具有高循环活性、高稳定性，是一种性能优异的载氧体。

Preparation method of barium ferrite carrying oxygen

The invention discloses a preparation oxygen carrier barium ferrite, specifically induced by combustion method by combining microwave sol-gel method, preparation of iron acid barium, the method includes the steps of: firstly, the corresponding nitrate aqueous solution as raw material, which is fully mixed, and then adding a complexing agent complexation with metal ions, complexing reaction, reaction conditions, sol, gel and obtained by evaporation. Finally, the combustion of the gel was induced by microwave, and the self combustion reaction was carried out to obtain the ferrite with high cycle activity and high stability. The barium ferrite with oxygen carrier prepared by the invention has the advantages of accurate chemical composition and consistent with the proportion of ingredients, so it is easy to accurately control its composition. In the process of preparing gel by sol-gel method, the cost is low, the operation is simple, and the gel composition is even. In the process of spontaneous combustion, the self combustion reaction is even and easy to control, and the barium ferrite composition is uniform. As a kind of oxygen carrier with excellent performance, it has the advantages of simple preparation technology, regular morphology, uniform size, high cycle activity and high stability.

【技术实现步骤摘要】
一种载氧体铁酸钡的制备方法
本专利技术涉及一种载氧体的制备方法，尤其涉及一种载氧体铁酸钡的制备方法。
技术介绍
随着人口的快速增长、工业化程度的不断深化和能源需求的日益增加，以化石燃料为主的电力生成在满足了能源需求的同时，也带来了很大的环境危害，其中化石燃料燃烧所排放的CO2是主要的温室气体，由于对能源消耗的增加，大气中CO2浓度也不断增加，全球温度都在逐渐升高。因此，如何减少来自于化石燃料燃烧过程中的CO2的排放，受到了国际社会的密切关注。其中，煤等化石燃料电力生产过程中CO2的回收和存贮(CCS)，是最有效的方式，能够在短期内达到有效减排CO2的目标。但是CCS的成本较高，给企业带来巨大经济负担，因此，其推广和使用也一直难以真正实施。因此，探索和研究新型低成本的CO2回收技术，对于化石燃料燃烧过程中CO2的减排具有重大意义。1983年，德国科学家Richter和Knoche首次提出化学链燃烧(chemicalloopingcombustion，CLC)的概念。该燃烧技术与通常的燃烧技术最大的区别是不直接使用空气中的氧分子，而是使用载氧体中的氧原子来完成燃料的燃烧过程，燃烧产物(主要是CO2和水蒸气)不会被空气中的氮气稀释而浓度极高，通过简单冷凝即可得到几乎纯的CO2，简单而低能耗地实现了CO2的分离和捕集；另外，由于燃料反应器和空气反应器的运行温度相对较低，在空气反应器内几乎没有氮氧化物的生成，而在燃料反应器内，由于不与氧气接触，也没有氮氧化物的生成。因此，如何提供循环活性好、稳定性好的载氧体材料，是解决CO2减排的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种具有高循环活性、高稳定性的载氧体——铁酸钡材料的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种载氧体铁酸钡的制备方法，包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述两种水溶液的浓度均为0.02-0.05mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂，所述络合剂与所述金属阳离子的总量的摩尔比为5-7∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8-9，加热到40-60℃并缓慢搅拌，反应4-5h得到溶胶；3)对所述溶胶进行蒸发得到凝胶；4)将所述凝胶放置于微波加热容器中，开启所述微波加热容器，所述干凝胶进行燃烧，待燃烧结束后得到载氧体铁酸钡。进一步地，所述络合剂为柠檬酸和/或乙二胺四乙酸。进一步地，所述蒸发的条件为在80-90℃下蒸发，直至形成干凝胶。进一步地，所述燃烧进行10-30s。本专利技术先将钙和铁的金属硝酸盐溶液进行混合，实现金属离子的均匀混合；然后通过络合剂与金属离子发生络合反应，并控制络合剂过量，保证金属阳离子的充分络合；再利用溶胶凝胶-自燃烧反应，得到有高循环活性、高稳定性的载氧体。本专利技术的有益效果是：合成得到的载氧体的化学组成准确，与配料的比例相符，并且将溶胶凝胶法的成本低、操作简单、成分均匀和自燃烧法的反应均匀易控制的特点相结合，整体工艺简单，产物形貌规则，尺寸均匀，是一种性能优异的载氧体。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。实施例1一种载氧体铁酸钡的制备方法，包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述水溶液的浓度为0.02mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂柠檬酸，所述柠檬酸与所述金属阳离子的总量的摩尔比为5∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8，加热到40℃并缓慢搅拌，反应5h得到溶胶；3)对所述溶胶于90℃进行蒸发，直到形成干凝胶；4)将所述干凝胶放置于微波加热容器中，开启所述微波加热容器诱导燃烧，所述干凝胶燃烧20s，待燃烧结束后得到载氧体铁酸钡BaFeO3。实施例2一种载氧体铁酸钡的制备方法，包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述水溶液的浓度为0.04mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂柠檬酸，所述柠檬酸与所述金属阳离子的总量的摩尔比为7∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8.3，加热到60℃并缓慢搅拌，反应4h得到溶胶；3)对所述溶胶于80℃进行蒸发，直到形成干凝胶；4)将所述干凝胶放置于微波加热容器中，开启所述微波加热容器诱导燃烧，所述干凝胶燃烧10s，待燃烧结束后得到载氧体铁酸钡BaFeO3。实施例3一种载氧体铁酸钡的制备方法，包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述水溶液的浓度为0.04mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂柠檬酸，所述柠檬酸与所述金属阳离子的总量的摩尔比为6∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为9，加热到60℃并缓慢搅拌，反应4h得到溶胶；3)对所述溶胶于85℃进行蒸发，直到形成干凝胶；4)将所述干凝胶放置于微波加热容器中，开启所述微波加热容器诱导燃烧，所述干凝胶燃烧30s，待燃烧结束后得到载氧体铁酸钡BaFeO3。对比例11)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，按照摩尔比Ba2+∶Fe3＝1∶1的比例分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述水溶液的浓度为0.04mol/L；2)将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂乙二胺四乙酸，所述乙二胺四乙酸与所述金属阳离子的总量的摩尔比为5∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8；3)将步骤2)得到的混合液放入水热反应釜中进行水热反应，反应温度180℃、反应时间10h，反应结束后取出产物、洗涤、干燥，得到铁酸钡BaFe0.7Co0.3O3。对比例2按照对比例1的方法，将实施例2的原料进行水热处理，得到铁酸钡BaFe0.7Co0.3O3。对比例3按照对比例1的方法，将实施例3的原料进行水热处理，得到铁酸钡BaFe0.4Co0.6O3。将实施例1-3和对比例1-3得到的铁酸钡制备成催化剂，测试其催化性能，实施例1-3得到的载氧体铁酸钡的平均循环活性比对比例1-3中铁酸钡的平均循环活性高至少23％，并且实施例1-3得到的载氧体铁酸钡在高温(300-800℃)下的稳定性也明显好于对比例1-3的铁酸钡材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种载氧体铁酸钡的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述两种水溶液的浓度均为0.02‑0.05mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂，所述络合剂与所述金属阳离子的总量的摩尔比为5‑7∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8‑9，加热到40‑60℃并缓慢搅拌，反应4‑5h得到溶胶；3)对所述溶胶进行蒸发得到凝胶；4)将所述凝胶放置于微波加热容器中，开启所述微波加热容器，所述干凝胶进行燃烧，待燃烧结束后得到载氧体铁酸钡。

【技术特征摘要】
1.一种载氧体铁酸钡的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)以Ba(NO3)2、Fe(NO3)3为原料，分别配制相应的硝酸盐水溶液，所述两种水溶液的浓度均为0.02-0.05mol/L；2)按照摩尔比Ba2+∶Fe3+＝1∶1的比例，将所述硝酸盐水溶液混合，搅拌均匀，然后加入络合剂，所述络合剂与所述金属阳离子的总量的摩尔比为5-7∶1，然后再加入氨水，控制体系的pH为8-9，加热到40-60℃并缓慢搅拌，反应4-5h得到溶胶；3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大龙，
申请(专利权)人：王大龙，
类型：发明
国别省市：广西,45