[发明专利]一种锰修饰铁基载氧体颗粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锰修饰铁基载氧体颗粒及其制备方法，包括以下步骤：步骤1：将含铁元素的物质颗粒和含锰元素的物质粉末，混合均匀后，将混合物进行高温煅烧；步骤2：将高温煅烧后的混合物冷却至常温后，去除含锰元素的物质粉末，即得锰修饰铁基载氧体颗粒；本发明制备工艺简单、易操作，且成本低，其制备出的锰修饰铁基载氧体颗粒机械强度高、燃料燃烧效率和转化率高，为化学链燃烧技术的持续高效的发展提供了保障。

技术领域

本发明属于化学链氧解耦技术领域，具体涉及一种锰修饰铁基载氧体颗粒及其制备方法。

背景技术

化学链燃烧是一种基于CO2零排放理念的新型燃烧技术。从燃烧方式的角度分析，化学链燃烧不同于传统燃烧方式，表现为燃料与空气中的氧气不直接接触，而是通过固态的载氧体在两个反应器之间实现氧传递来氧化燃料进行燃料转化和燃烧；其中，载氧体是连接两个反应器的关键纽带。在燃料反应器中，载氧体与燃料进行固-固、固-液或固-气间的氧化还原反应；在空气反应器中，被还原的载氧体被空气中的氧气氧化回到初始状态。化学链燃烧技术，与传统燃烧方式相比，实现了更高的能源利用率；

然而，为了进一步提高固体燃料和载氧体的反应速率，在化学链燃烧技术基础上提出了化学链氧解耦技术，其与化学链燃烧技术的不同之处在于，在燃料反应器中利用载氧体在还原气氛或低氧分压下释放的气态氧气与固体燃料燃烧。

也正因为化学链氧解耦技术的这一特性，因此，就必然要求应用于化学链氧解耦技术的载氧体材料具备在高温低氧分压下具有释放气态氧气的特性，也即氧解耦特性，目前，可作为氧解耦载氧体的材料有Cu基、Co基及Mn基的金属氧化物或复合氧化物等，但是其均存在有这样或那样的问题，比如：Cu基材料价格相对较昂贵，且容易高温烧结；Co基材料不仅成本较高而且对人类生活环境有破坏作用；Mn基材料，如锰矿，是廉价高效的载氧体材料，但是存在不耐磨损的问题，经过数次循环利用后容易成为粉末，难以继续重复利用，受Mn基氧化物的热力学限制，Mn₂O₃在高温下释放了气态氧气变为Mn₃O₄之后，在同样的高温下不能被空气迅速氧化恢复为Mn₂O₃；

因此，开发一种成本低、机械强度高、制备工艺简单、燃料燃烧效率和转化率高、且适用于化学链氧解耦技术的锰修饰铁基载氧体颗粒及其制备方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供了一种锰修饰铁基载氧体颗粒及其制备方法，其制备工艺简单、易操作，且成本低，制备出的载氧体机械强度高、燃料燃烧效率和转化率高，为化学链燃烧技术的持续高效的发展提供了保障。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

技术方案一：

一种锰修饰铁基载氧体颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将含铁元素的物质颗粒和含锰元素的物质粉末，混合均匀后，将混合物进行高温煅烧；

步骤2：将高温煅烧后的混合物冷却至常温后，去除未参与反应的含锰元素的物质粉末，即得锰修饰铁基载氧体；

进一步的，所述含锰元素的物质粉末中锰的质量含量大于等于20％；所述含铁元素的物质颗粒中铁元素的质量含量大于等于40％；

步骤1，混合时，所述含锰元素的物质粉末的重量大于等于所述含铁元素的物质颗粒的重量。

进一步的，所述锰修饰铁矿石化学链燃烧载氧体为(Fe_1-xMn_x)₂O₃晶相物质，其中，0x1。

进一步的，