[发明专利]一种高性能双核铁基载氧体颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学链燃烧系统中载氧体颗粒的制备技术领域，特别涉及一种适用于化学链燃烧技术，由金属氧化物作为载氧体的载氧体颗粒的制备方法。

背景技术

化学链燃烧技术是一种新型的无焰燃烧技术，这种技术的优点是燃料在其燃烧的过程中，氧原子由载氧体实现从氧气向燃料的传递，在使用含碳燃料时产物只有CO₂和H₂O，通过简单的冷凝就可以较低的能源消耗实现CO₂的减排，与此同时也彻底根除了各类NO_x的生成。此外，由于载氧体在反应器之间循环，实现了热量的传递，有效提高了化学链燃烧系统的效率。化学链燃烧技术具有高效、清洁和经济的特点，而载氧体的制备和选取是实现化学链燃烧技术的关键。载氧体在化学链燃烧技术中起到传递氧和热量的作用，因此载氧体的性能直接影响整个化学链燃烧系统的运行，要求载氧体具备高反应活性、高循环活性的特点。目前常用的载氧体多为金属氧化物，主要有Ni、Fe、CO、Cu、Mn、Ce，惰性载体主要有Al₂O₃、SiO₂、MgAl₂O₄、膨润土，不同的活性组分和惰性组分以及制备方法、烧结温度都会对载氧体的性能产生影响。相对其它载氧体而言，铁基载氧体具有载氧率高、价格低廉，环境友好，同时可用于化学链重整制氢技术等特点。但是，对铁基载氧体而言，其与燃料反应的速度低于镍、铜等载氧体。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种提高性能的铁基载氧体及其制备方法，该载氧体能够实现化学链燃烧技术中原料的高转化率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高性能双核铁基载氧体颗粒，载氧体为惰性组分负载的活性金属氧化物，所述金属氧化物包含两种活性金属氧化物作为活性组分，其中一种活性金属氧化物为氧化铁。

优选地，所述氧化铁与其它活性金属氧化物的重量比为：65~99：1~35。

优选地，所述其它活性金属氧化物为氧化镍、氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铈或氧化锌。

优选地，所述惰性组分负载的两种活性金属氧化物含量占载氧体总重量的40-80%。

其中，所述惰性组分优选采用为Al₂O₃、MgAl₂O₄、膨润土或ZrO₂。

为了制备获得上述高性能双核铁基载氧体颗粒，本发明进一步提供了其制备方法，主要核心在于：制备载氧体过程中，在铁盐中加入一种其它金属盐类，经烧结得到载氧体颗粒。

优选地，上述制备方法具体包括如下步骤：

（1）将异丙醇铝加入适量的去离子水中，充分水解，通过水解挥发水解生成的异丙醇；

（2）按比例取铁盐和一种其它活性金属盐，溶解、混合于去离子水中；然后将其加入至步骤（1）中的溶液中；

（3）充分混合搅拌，烧结得到载氧体。

本发明采用向铁基载氧体中加入其它活性氧化物，可以大幅度提高载氧体与燃料的活性速率。除了本发明提供的制备方法，双核铁基载氧体还可以应用现有技术中的其它制备方法、并可用选择应用不同的惰性载体，具有广泛的适用性。本发明提供载氧体颗粒及其制备方法不影响铁基载氧体原有的均匀稳定、耐高温、再生性强，其制备工艺简单，对铁基载氧体的反应性能有较大提高。

附图说明

图1-5是本发明实施例1-5中所制备的载氧体在TGA上的转化率随时间变化图；

其中，X=(m_ox-m)/(m_ox-m_red)

式中：

m：样品质量

m_red：还原态样品质量

m_ox：氧化态样品质量