本发明专利技术公开了一种化学链燃烧的复合氧化物载氧体及其制备方法和应用，载氧体是具有钙钛矿ABO3结构的复合金属氧化物，A位为稀土金属镧，B位为过渡金属钴。载氧体在化学链燃烧技术中的应用，其中在空气中燃烧的温度为500～1000℃，在燃料中还原的温度为500～1000℃。载氧体制备方法为以硝酸钴、硝酸镧为前驱体，以柠檬酸或乙二醇为络合剂，配成溶液并混合搅拌均匀，然后进行水分蒸发，溶液由透明的溶胶转变成粘稠的凝胶，然后干燥，最后焙烧，焙烧后的样品为钙钛矿结构复合金属氧化物载氧体。本发明专利技术载氧体的载氧率高、活性高、稳定性好。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以复合氧化物为化学链燃烧技术的载氧体及其制备方法和应用，属于化学链燃烧领域的催化剂技术。
技术介绍
工业革命以来，由于化石燃料的大量使用，人类向大气中排入的二氧化碳(CO2)等温室气体剧增，产生的温室效应已引起全球气候变暖、海平面上升等一系列严重环境问题，直接威胁到人类生存环境。因此，减排CO2已经成为可持续发展的研究热点。传统燃烧方式产生的烟气中0)2浓度只占10%-14%，目前主流的CO2减排技术如燃烧后捕获和富养燃烧，在CO2分离过程需要消耗大量的能源，导致减排成本太高。化学链燃烧是一种基于零排放理念 的新型燃烧方式，它能在基本没有能量损失的前提下，在燃烧过程中将CO2分离。有关化学循环燃烧法的完整描述可见于法国专利申请02-14，071和04-08，549。载氧体一直是化学链燃烧中的研究重点。载氧体作为媒介，在两个反应器之间进行循环，不停地把空气反应器中的氧和反应生成的热量传递到燃料反应器进行还原反应，因此载氧体的性质直接影响了整个化学链燃烧的运行。目前，主要研究的载氧体是金属载氧体，包括Fe、Ni、Co、Cu、Mn、Cd等，载体主要有A1203、Ti02、Mg0、Si02、YSZ等，还有少量的非金属氧化物如CaSO4等。在化学链燃烧过程中，载氧体处于不断的失氧一得氧状态中，所以载氧体中氧的活泼性是非常重要的。相对而言，载氧体Ni0/NiAl204 (CH0 P etc. Fuel,2004，83(9) ),Fe2O3Al2O3 (MATTISSON T etc. Fuel, 2001,80 (13))和 CoO-NiO/YSZ (JINH G etc. Energy Fuels, 1998，12 (6))等综合性能较好,但存在载氧率有限、循环反应性较低、无法承受较高的反应温度、金属氧化物在载氧体中分散度不高等不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种载氧率高、活性高、稳定性好的用于化学链燃烧技术的载氧体及其制备方法和应用。本专利技术化学链燃烧技术的载氧体是具有钙钛矿ABO3结构的复合金属氧化物，A位为稀土金属镧，B位为过渡金属钴。本专利技术上述钙钛矿结构的复合金属氧化物在化学链燃烧技术中的应用，其中复合金属氧化物在空气中燃烧的温度为500 1000°C，燃烧后在燃料中还原的温度为500 1000°C，反应压力都为常压。上述的复合金属氧化物载氧体可以是球形、条形、微球或异形等适宜形状，颗粒尺寸一般为10Mm-2000Mm，优选的颗粒尺寸为50Mm-500Mm。使用时可以添加适宜的其它无机耐熔组分，如氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化硅等一种或几种。本专利技术钙钛矿结构的复合金属氧化物采用采用络合法制备。具体过程如下以硝酸钴、硝酸镧为前驱体，柠檬酸或乙二醇为络合剂，配成溶液并混合搅拌均匀。然后进行水分蒸发，溶液由透明的溶胶转变成粘稠的凝胶，然后干燥，最后焙烧，焙烧后的样品为钙钛矿结构复合金属氧化物。本专利技术催化剂制备方法中，络合剂可以是柠檬酸或者乙二醇，络合剂与金属离子摩尔比为I :1 5 :1，优选为I :1 3 :1。配制和搅拌溶液在30 90°C，优选为50 80°C下进行。搅拌速率为100 500rpm，优选为300 400rpm。搅拌时间为3 8小时，优选为4 6小时。干燥温度为60 200°C，优选为80 150°C。干燥时间为I 36小时，优选为8 24小时。焙烧在400 1000°C下焙烧2-15小时，优选在600 900°C下焙烧3 8小时。本专利技术化学链燃烧技术载氧体为钙钛矿结构的复合金属氧化物，其通式为ABO3, A通常为半径较大的稀土金属离子，B为半径较小的过渡金属离子。通常B位金属是该载氧体的活性组分，可以通过改变B位金属而改变该载氧体活性，而A位金属通常不是活性组分，只是起到形成钙钛矿结构并稳定结构的作用。钙钛矿结构氧化物具有热稳定性好的优点，另外，钙钛矿结构的复合氧化物在焙烧过程中容易形成氧空位，氧空位上的吸附氧比较 活泼，可以氧化燃料气，同时晶格氧可以补充不断消耗的吸附氧；进入空气反应器后，空气再提供氧给钙钛矿，所以钙钛矿是一个合适的氧载体。与现有技术相比，本专利技术化学链燃烧技术载氧体具有制备方法简单、稳定性高、持续循环能力强等优点。附图说明图I为本专利技术实施例I所制得的钙钛矿ABO3结构复合金属氧化物的X射线衍射图。图2为本专利技术实施例2所制得的钙钛矿ABO3结构复合金属氧化物的程序升温还原图。具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本专利技术方法的过程和效果。本专利技术化学链燃烧载氧体及制备方法中，金属与柠檬酸的摩尔比是一个是否能形成钙钛矿结构的重要因素。实施例I 取23g Co (NO3) 2 · 6H20,放入500mL的烧杯中，加入IOOmL的蒸懼水,然后把烧杯置于800C的水浴中，搅拌速度为400rpm。取34. 3g La (NO3) 3 · 6H20,放入有IOOmL蒸馏水的烧杯中，搅拌至全部溶解。然后把硝酸镧溶液滴加到硝酸钴溶液中，边滴加边搅拌。取40g柠檬酸，柠檬酸与金属离子总量摩尔比为I. 2 :1，放入有IOOmL的烧杯中搅拌至全部溶解，待上述混合溶液搅拌30分钟后，缓慢的加入柠檬酸溶液，边滴加边搅拌。搅拌5个小时后，红棕色溶液已经脱水变成粘稠状的凝胶，将凝胶取出放入到110°C的干燥箱中，干燥过夜。然后取出干燥后的钙钛矿前驱物，置于马弗炉中，以3°C /min的升温速率从室温升至400°C，恒温焙烧2个小时，再以10°C /min的升温速率升至800°C，恒温焙烧3个小时，得到复合金属氧化物载氧体。实施例2 取23g Co (NO3) 2 · 6H20,放入500mL的烧杯中，加入IOOmL的蒸懼水,然后把烧杯置于800C的水浴中，搅拌速度为400rpm。取34. 3g La (NO3) 3 · 6H20,放入有IOOmL蒸馏水的烧杯中，搅拌至全部溶解。然后把硝酸镧溶液滴加到硝酸钴溶液中，边滴加边搅拌。取67g柠檬酸，柠檬酸与金属离子总量摩尔比为2 :1，放入有IOOmL的烧杯中搅拌至全部溶解，待上述混合溶液搅拌30分钟后，缓慢的加入柠檬酸溶液，边滴加边搅拌。搅拌5个小时后，红棕色溶液已经脱水变成粘稠状的凝胶，将凝胶取出放入到110°C的干燥箱中，干燥过夜。然后取出干燥后的钙钛矿前驱物，置于马弗炉中，以3°C /min的升温速率从室温升至400°C，恒温焙烧2个小时，再以10°C /min的升温速率升至800°C，恒温焙烧3个小时，得到复合金属氧化物载氧体。实施例3 取23g Co (NO3) 2 · 6H20,放入500mL的烧杯中，加入IOOmL的蒸懼水,然后把烧杯置于800C的水浴中，搅拌速度为400rpm。取34. 3g La (NO3) 3 · 6H20,放入有IOOmL蒸馏水的烧杯中，搅拌至全部溶解。然后把硝酸镧溶液滴加到硝酸钴溶液中，边滴加边搅拌。取IOOg柠檬酸，柠檬酸与金属离子总量摩尔比为3 :1，放入有IOOmL的烧杯中搅拌至全部溶解，待上 述混合溶液搅拌30分钟后，缓慢的加入柠檬酸溶液，边滴加边搅拌。搅拌5个小时后，红棕色溶液已经脱水变成粘稠状的凝胶，将凝胶取出放入到110°C的干燥箱中，干燥过夜。然后取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学链燃烧技术的载氧体，其特征在于：载氧体是具有钙钛矿ABO3结构的复合金属氧化物，A位为稀土金属镧，B位为过渡金属钴。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁皓，倪向前，张舒冬，张喜文，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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