[发明专利]一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体，其特征在于，该氧载体的化学式为xCuO-(1-x)LaFeO₃-yMgO，其中，0＜x＜1,0＜y＜1，(1-x)与y的比值为6:2-8，x为0.2-0.6；由LaFeO₃、CuO、MgO晶相组成，CuO、MgO和LaFeO₃之间存在相互作用，部分Cu²⁺和Mg²⁺取代Fe³⁺进入到LaFeO₃钙钛矿结构中形成LaFe_1-x-yCu_xMg_yO_3-δ，并诱导Fe⁴⁺和氧空位的产生；

该氧载体在制取合成气并联产CO和氢中能够循环多次，且在整个循环过程中CH₄平均转化率始终处于90％-91％，同时，较LaFeO₃出氧量提高了将近2.7倍，合成气产量也提高了将近2.8倍，合成气的平均摩尔氢碳比始终保持在1.90～2.09，十分接近于理论值2，制得的是高品质合成气，并且在循环过程中，保持优良的结构稳定性和热稳定性。

2.一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向水中分别加入Mg、La、Fe与Cu的前驱体，分别制得0.9～1.2mol/L的Mg、La、Fe与Cu的溶液，将Mg、La、Fe以及Cu的溶液混合，得到前驱体溶液；

2)将前驱体溶液加入到饱和络合剂溶液或沉淀剂溶液中，进行后处理，得到干燥样品，对干燥样品研磨后进行煅烧，得到制取合成气并联产CO和氢的氧载体，该氧载体化学式为xCuO-(1-x)LaFeO₃-yMgO，0＜x＜1,0＜y＜1，(1-x)与y的比值为6:2-8，x为0.2-0.6；络合剂为柠檬酸或甘氨酸；沉淀剂为碳酸铵；煅烧的具体过程为：自室温以1～10℃/min的升温速率升温至400～500℃下焙烧2～6h，然后以1～10℃/min的升温速率升温至600～1000℃下煅烧2～6h。

3.根据权利要求2所述的一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体的制备方法，其特征在于，Fe的前驱体为FeCl₃、Fe(NO₃)₃与FeSO₄中的至少一种；

Cu的前驱体为Cu(NO₃)₂；

Mg的前驱体为Mg(NO₃)₂；

La的前驱体为La(NO₃)₃。

4.根据权利要求2所述的一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体的制备方法，其特征在于，络合剂为柠檬酸时，柠檬酸与前驱体溶液中总的阳离子的物质的量的比为1.5-2.0:1；

络合剂为甘氨酸时，饱和甘氨酸溶液中的NH⁴⁺与前驱体溶液中的NO₃^-的物质的量的比为1.1-1.5:1；

沉淀剂为碳酸铵时，碳酸铵的物质的量为Mg、La、Fe与Cu的总的物质的量的1.2-2.0倍。

5.根据权利要求2所述的一种制取合成气并联产CO和氢的氧载体的制备方法，其特征在于，络合剂为柠檬酸时，进行后处理，得到干燥样品的具体过程为：搅拌蒸干至凝胶状态，然后置于120℃的干燥箱中进行干燥，将所得物质研磨成干燥粉末；

络合剂为甘氨酸时，进行后处理，得到干燥样品的具体过程为：搅拌蒸干至凝胶状态，然后置于250℃的马弗炉中进行燃烧，将所得物质研磨成干燥粉末；

沉淀剂为碳酸铵时，进行后处理，得到干燥样品的具体过程为：调节pH到8-11，搅拌后，过滤得到沉淀，将沉淀干燥，得到干燥样品。