[发明专利]微波辅助合成BaCo1-xFexO3-δ钙钛矿载氧体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及富氧燃烧中的新型链式制氧技术，具体地指一种微波辅助合成BaCo_1-xFe_xO_3-δ钙钛矿载氧体的制备方法。

背景技术

富氧燃烧技术是一项非常有效的降低CO₂排放的技术路径。这种燃烧方式需要高浓度的氧气，目前深冷法是唯一商业运行的能提供大规模氧气的方式，但是其最大的缺点是制氧投资大，能耗高。基于钙钛矿的链式制氧技术是一项有潜力的供给富氧燃烧的新型制氧方法。有研究指出，这一新制氧工艺的能耗为传统深冷法的70％左右，投资成本为深冷法的50％左右。因此开发反应活性高，氧脱附量性能好的钙钛矿载氧体是这一新型制氧技术的关键。钙钛矿载氧体的性能与其制备合成方法密切相关。

目前，制备钙钛矿载氧体的传统的制备方法有共沉淀法、固相法、溶胶凝胶法等。其中,固相反应法和共沉淀法制备的样品,其比表面积较小,现已应用较少。而溶胶-凝胶法是目前采用最多的合成钙钛矿粉体的方法，但工艺复杂、制备周期长、操作繁琐、只适合于实验室范围的少量制备。

因此，开发更为简单、高效、廉价的合成钙钛矿载氧体的方法是极为重要的。

发明内容

本发明目的提供了一种微波辅助合成BaCo_1-xFe_xO_3-δ钙钛矿载氧体的制备方法；该方法与传统加热相比,微波加热时电场能量深入到物质内部直接作用于物质分子产生热效应，是一种内加热方式。因此具有加热速度快、加热均匀、无温度梯度、无滞后效应等特点，它比常规加热法快10-100倍。

为解决上述目的，本发明提供的一种微波辅助合成BaCo_1-xFe_xO_3-δ钙钛矿载氧体制备方法，包括以下步骤：

1)按照1∶x∶1-x的摩尔比分别称取Ba(NO₃)₂、Co(NO₃)₂·6H₂O 和Fe(NO₃)₃·9H₂O,其中，x为0～1；

2)将Ba(NO₃)₂、Co(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液水中，混合均匀，得到金属硝酸盐水溶液；

3)按照EDTA∶柠檬酸∶上述金属硝酸盐水溶液金属离子摩尔数为1:1～1.5:1的比例称量；

4)将EDTA溶于氨水中，配置成前驱体溶液，将前驱体溶液pH 调至8，在恒温水浴加热搅拌至均匀；

5)向前驱体溶液中加入步骤3)中的金属硝酸盐水溶液和柠檬酸，继续搅拌直至形成湿凝胶；

6)将湿凝胶干燥直至形成干凝胶；

7)将干凝胶放入氧化铝大坩埚并盖上盖子，将大坩埚放入家用微波炉内，设定500～800W功率和20～60min的时间进行加热；

8)将样品取出，冷却后研磨得到黑色粉末样品，即BaCo_1-xFe_xO_3-δ钙钛矿。

再进一步地，所述步骤3)中，EDTA∶柠檬酸∶上述金属硝酸盐水溶液金属离子摩尔数为1∶1.5∶1。

再进一步地，所述步骤4)中，水浴温度为70～90℃。

再进一步地，所述步骤6)中，干燥温度为100～105℃。

再进一步地，所述步骤7)中，微波炉功率为700W，时间30min。

本发明的有益效果在于：

本发明不仅大大缩短了合成样品的时间、减小能耗、提高能量使用率，此外，采用微博辅助合成的钙钛矿载氧体的制氧性能还高于传统加热方式制备的钙钛矿。

附图说明

图1为BaCo_xFe_1-xO_3-δ(x＝0.5)钙钛矿载氧体的X射线衍射图谱 (XRD)；

图2为BaCo_xFe_1-xO_3-δ(x＝0.5)钙钛矿载氧体的透射电子显微镜图 (TEM)；