[发明专利]一种钙钛矿型多元金属复合载氧体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钙钛矿型多元金属复合载氧体及其制备方法。其特点是：该载氧体具有钙钛矿结构，通式为Sr_xCa_1‑xFeO₃，0.3≤x≤0.5。本发明方法的优点在于选用无机共沉淀剂Na₂CO₃，易于去除，并且形成载氧体晶相结构规则。本发明中选用Fe作为B位金属离子，制备出具有钙钛矿结构的Fe基复合载氧体，其在化学链过程中具有广阔的工业应用前景，能够满足化学链技术工业化需要。并且，A位中Sr部分取代不仅可以提高Fe基载氧体的氧化能力，而且低含量的Sr掺杂具有抗烧结作用。此外，CaFeO₃载氧体本身兼具Ca基和Fe基载氧体的优势。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿型多元金属复合载氧体及其制备方法。

背景技术

目前以煤炭资源为主的化石能源大量消耗，伴随严重的资源紧缺和环境问题越来越突显。而化学链技术作为一种新型的能源转化技术，其具有能源高效、清洁转化及温室气体CO₂同步有效捕集的优势，因而引起专家学者们的广泛关注。在化学链过程中，借助载氧体的载氧和载热作用，将能源转化过程解耦为载氧体分别与燃料反应器中的燃料和空气反应器中的空气之间的还原和氧化反应，并且中间省去空分系统，提高了能源转化过程的经济性。同时，空气反应器中排出气体经过冷凝后得到95％以上高浓度CO₂气体，可实现温室气体高效捕集。载氧体在燃料反应器和空气反应器之间不断发生还原和氧化反应，为化学链技术中能源转化过程提供高纯度氧环境。因此，具有优越载氧功能的高效载氧体是实现化学链技术中能源转化的关键。

近年来，研究者们对载氧体进行了大量研究，其中包括Mn,Fe,Co,Ni,Cu等单金属载氧体，以及加入Al₂O₃,SiO₂,MgO和TiO₂等惰性载体的负载型载氧体，但这些单一活性组份载氧体在使用过程中仍面临反应活性低、性能衰减快、循环稳定性差等问题。因此，本发明以来源广泛、性能优良的Fe为活性组分，基于不同金属之间协同互补作用，通过其它金属元素掺杂改性的策略，设计和制备出具有钙钛矿结构的多元金属复合Fe基载氧体，可作为化学链过程高效载氧体的一种选择。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种钙钛矿型多元金属复合载氧体，其制备简单，成本低廉，能够满足对载氧体低温快速释氧和高效载氧的要求。

本发明的目的之二是提供一种上述载氧体的制备方法。

一种钙钛矿型多元金属复合载氧体，其特别之处在于：该载氧体具有钙钛矿结构，通式为Sr_xCa_1-xFeO₃，0.3≤x≤0.5。

其中该载氧体的晶格结构为正交晶型。

其中通式为Sr_xCa_1-xFeO₃，x＝0.3,0.4或者0.5。

一种钙钛矿型多元金属复合载氧体的制备方法，其特别之处在于，步骤为：

(1)按照通式为Sr_xCa_1-xFeO₃，0.3≤x≤0.5，根据Sr_xCa_1-xFeO₃的化学计量比，称取21.2x质量份的Sr(NO₃)₂，23.6(1-x)质量份的Ca(NO₃)₂·4H₂O和40.4质量份的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶解在去离子水中作为前驱体溶液X；配制0.8-1.2mol/L无水碳酸钠溶液作为沉淀剂Y，将溶液X和溶液Y混合得到沉淀溶液，并保持沉淀形成过程中沉淀溶液为碱性；