[发明专利]CeO2基活性材料在两步热化学循环分解H2O和/或CO2中的应用

权利要求书

1.CeO₂基活性材料在两步热化学循环分解H₂O和/或CO₂中的应用，其特征在于：

所述活性材料为M离子掺入CeO₂中形成的纳米固溶体Ce_xM_1-xO_2-δ，x＝1-0.75，δ＝0-0.1，M＝La³⁺、Y³⁺、Sm³⁺、Zr⁴⁺中一种或二种以上。

2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于：

当M＝La³⁺、Y³⁺、Sm³⁺中一种或二种以上时，Ce_xM_1-xO_2-δ固溶体中，x＝0.85至小于1，δ＝0-0.1；

当M＝Zr⁴⁺时，Ce_xM_1-xO₂固溶体中，x＝0.75至小于1。

3.按照权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

该反应由以下两步组成：

a：Ce_xM_1-xO_2-δ在高温Ar气氛中还原脱出氧气，反应温度为1400-1500℃；

b：含有大量氧空位的活性材料与H₂O和/或CO₂反应生成H₂和/或CO，反应温度为700-1200℃。

4.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：

反应是在固定床反应器内进行的，

步骤a中：恒温处理40min，Ar气流速为100ml/min。

5.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：

步骤b中：

当采用H₂O进行反应时，水蒸气储罐的温度为100℃，输送水蒸气的管线恒温在120℃，以Ar气为载气，Ar气流速为400ml/min，水蒸气与Ar气体比为1∶1；

当采用CO₂进行反应时，CO₂直接通入到反应管内，CO₂气体流速为200-600ml/min。

6.按照权利要求4所述的应用，其特征在于：

所述固定床反应器的结构为：包括一刚玉管，刚玉管内设有一上端开口、底部带孔的刚玉坩埚，刚玉坩埚下方设有一支撑刚玉管，刚玉坩埚通过其下方的支撑刚玉管于刚玉管内定位，刚玉坩埚的内部底端孔的上方设有石英棉，于石英棉上刚玉坩埚内装填有活性材料。

7.按照权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述纳米固溶体的粒子尺寸在10-20nm之间。

8.按照权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述纳米固溶体按照如下制备方法进行：

a：按所需比例称取5.4822(NH₄)₂Ce(NO₃)₆，或5.4822-4.660g(NH₄)₂Ce(NO₃)₆、以及0.2165-0.6498g La(NO₃)₃.6H₂O、0.1915-0.5745gY(NO₃)₃.6H₂O、0.1682-0.5046g Sm(NO₃)₃.6H₂O中的一种或二种以上，溶解于75ml去离子水中，室温搅拌30min之后，加入3.1ml(30mmol)二乙烯三胺DETA(H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂)，继续搅拌30min之后，倒入100ml容量的水热釜中，200℃条件下处理24h；冷却后，离心，干燥，600℃条件下焙烧4h；

或，b：按所需比例称取5.4822g (NH₄)₂Ce(NO₃)₆，或5.4822g-4.1117g(NH₄)₂Ce(NO₃)₆和0.3392g-0.8481g Zr(NO₃)₄·5H₂O，溶解于75ml去离子水中，室温搅拌30min之后，加入2.5224g(20mmol)三聚氰胺，继续搅拌2h之后，倒入100ml容量的水热釜中，200℃条件下处理24h；冷却后，离心，干燥，600℃条件下焙烧4h。