[发明专利]钡钴基钙钛矿复合金属氧化物载氧体的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种钡钴基钙钛矿复合金属氧化物载氧体的制备方法及应用，该方法首先称取硝酸钡和硝酸钴，混合配制成硝酸盐溶液，然后向硝酸盐溶液中依次加入柠檬酸或尿素、以及EDTA；混合均匀；再添加MO₂，并在温度为70～85℃的水浴中加热搅拌直至形成胶状，收集得到溶胶；最后将溶胶干燥和分段燃烧，即得到钡钴基钙钛矿复合金属氧化物载氧体。本发明的复合载氧体具有更优秀的氧脱附性能，反应活性，且制备过程简单高效，便于工业化生产。采用该发明工艺制备的载氧体有期望成为一个非常有潜力的用于富氧燃烧应用的新型链式制氧应用中。

技术领域

本发明涉及用于富氧燃烧领域的复合钙钛矿金属载氧体，具体涉及一种钡钴基钙钛矿复合金属氧化物载氧体的制备方法及应用。

背景技术

随着全球变暖的加剧以及气候的变化，作为温室气体主要因素的CO₂排放问题逐渐引起了全球的关注。

富氧燃烧技术是一项大规模降低燃煤CO₂排放的技术，这一技术的关键问题之一是降低制氧成本，提高经济性。深冷法是目前唯一商业运行大规模的制氧方法，但是其装置复杂、投资大、能耗高。基于钙钛矿型氧化物的链式制氧技术与深冷法相比具有较好的经济性，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，能够有效降低制氧成本。这种以循环烟气中的CO₂为脱附气体高温下与钙钛矿反应制取O₂/CO₂混合气体直接供给富氧燃烧的方法成功避免了钙钛矿膜材料在高温还原气氛下面临的热稳定性和化学稳定性等一系列问题。该新型的制氧方法成为一个有潜力的能应用于富氧燃烧中并且能够连续直接供给燃烧所需的O₂/CO₂的方法。

在这个过程中，载氧体的研究是一个关键问题；虽然已经有一些研究基于钙钛矿作为高温吸附剂制取O₂/CO₂混合气体^[1-5]。但是以上提到的这些钙钛矿材料都存在脱附速率较低的缺点。因此寻找脱附性能好的钙钛矿型载氧体很有必要。

[1]Yang,Z.H.,Lin,Y.S.,High-temperature oxygen sorption in a fixed bedpacked with perovskite-type ceramic sorbents.Ind.Eng.Chem.Res.,2003,42:4376-4381.

[2]Yang,Z.H.,Lin,Y.S.,Synergetic thermal effects for oxygen sorptionand order-disorder transition on perovskite-type oxides.Solid State Ionics,2005,176:89-96.

[3]Yin,Q.H.，Lin,Y.S.,Effect of doping addition on oxygen sorptionproperties of La-Sr-Co-Fe-O perovskite-type oxide.Adsorption,2006,12(5-6):329-338.

[4]Yin,Q.H.,Lin,Y.S.,The beneficial effect of order-disorder phasetransition on oxygen sorption properties of perovskite-type oxides.SolidState Ionics,2007,178(1-2):83-89.

[5]Guntuka,S.,Banerjee,S.,Farooq,S.,Srinivasan,M.P.,A-and B-Sitesubstituted lanthanum cobaltite perovskite as high temperature oxygensorbent.Ind.Eng.Chem.Res.,2008,47:154-162.