[發(fā)明專利]一種負(fù)載型鈣鈦礦類化合物及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210108926.3
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN103372446A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李燦;蔣青青;蔣宗軒;童金輝;李真
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/34;B01J23/26;B01J23/78;B01J23/889;B01J23/89;C01B31/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種負(fù)載型鈣鈦礦類化合物，其特征在于：

以惰性耐高溫氧化物SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂或YSZ為載體，負(fù)載的鈣鈦礦類化合物做為活性材料，所述活性材料的化學(xué)式為ABO_3-δ，δ＝0-1，其中A為稀土離子或者堿土離子中一種或者兩種以上，B為過渡金屬離子中一種或者兩種以上；

活性材料的負(fù)載量為負(fù)載型鈣鈦礦類化合物的20-50wt％。

2.按照權(quán)利要求1所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物，其特征在于：為提高反應(yīng)速率，可以選擇Pt、Pd、Rh、Ir以及NiO，MoO，CoO過渡金屬氧化物中一種或者兩種以上作為助催化劑負(fù)載于鈣鈦礦活性材料上，助催化劑的負(fù)載量為負(fù)載型鈣鈦礦類化合物的0-5wt％。

3.按照權(quán)利要求1或2所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物，其特征在于：

其中A為La、Ce、Sr、Ca、Ba、Bi中一種或者兩種以上；B為Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Cr中一種或者兩種以上。

4.一種權(quán)利要求1所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物的制備方法，其特征在于：所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物負(fù)載的方式可以選擇為：直接機(jī)械混合、化學(xué)沉淀負(fù)載、表面活性劑模板法、或溶液燃燒法的方式；

選擇機(jī)械混合的方式：按照所需比例稱取活性材料和氧化物載體，在碾缽中充分混合，在馬弗爐中800-900℃焙燒4-10h；

選擇化學(xué)沉淀負(fù)載的方式：按照所需比例稱取氧化物載體，懸浮于除氧的去離子水中，通2h的氮氣之后，按比例將A(NO₃)_x、B(NO₃)_y溶解于該懸浮液中，加入NaOH溶液，NaOH溶液的濃度為1-3mol/L，直至PH調(diào)整為8.5，將溶液加熱到65℃，同時通入空氣，將溶液離心干燥，900℃焙燒10h；

選擇表面活性劑模板法：按照所需比例稱取氧化物載體的金屬鹽、A(NO₃)_x、B(NO₃)_y，加入沉淀劑NaOH、氨水、或尿素，再加入表面活性劑，表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨或AOT；其中表面活性劑與金屬離子的摩爾比為0∶1-5∶1，將溶液離心，干燥，800-900℃焙燒4-10h；

選擇溶液燃燒法：按照所需比例稱取惰性氧化物載體的金屬鹽、A(NO₃)_x、B(NO₃)_y，根據(jù)金屬離子的摩爾數(shù)計算出燃料的用量，燃料通常選擇為：甘氨酸和/或尿素，燃料與金屬離子的摩爾比例為2∶1-4∶1，加入去離子水中溶解，將該溶液置于預(yù)先預(yù)熱到500℃的馬弗爐內(nèi)，燃燒，之后在800-900℃焙燒4-10h；

所述X＝2或3，Y＝2或3。

5.按照權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：可選擇Pt、Pd、?Rh、Ir中一種或者兩種以上作為助催化劑負(fù)載于鈣鈦礦活性材料上，負(fù)載方法有浸漬法和燃燒法；具體為：

a)：浸漬法稱取負(fù)載型的鈣鈦礦類活性材料，加入去離子水中，強(qiáng)烈攪拌，形成懸浮液，按照所需比例稱取助催化劑的金屬鹽，溶解于懸浮液中；將該懸浮液于80℃水浴中蒸干，干燥，500℃焙燒2h；

b)：燃燒法按照所需比例稱取一定量的惰性載體的金屬鹽、鈣鈦礦類化合物的金屬鹽、助催化劑的金屬鹽，根據(jù)金屬鹽的含量計算并稱取燃燒劑(通常為尿素或者甘氨酸)，加入去離子水中溶解，將該溶液置于預(yù)先預(yù)熱到500℃的馬弗爐內(nèi)，燃燒，之后在800-900℃焙燒4-10h。

6.按照權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：焙燒后產(chǎn)物中助催化劑為活性材料的0-5wt％；助催化劑的金屬鹽通常是硝酸鹽或者氯酸鹽；燃燒劑通常為尿素或者甘氨酸。

7.一種權(quán)利要求1所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物的應(yīng)用，其特征在于：所述負(fù)載型鈣鈦礦類化合物可用于兩步熱化學(xué)循環(huán)分解CO₂，該反應(yīng)由以下兩步組成：

a：惰性載體負(fù)載的鈣鈦礦ABO_3-δ，δ＝0-1，在高溫Ar氣氛中還原脫出氧氣，反應(yīng)溫度為1100-1300℃；

b：含有大量氧空位的活性材料與CO₂反應(yīng)生成CO，反應(yīng)溫度為800-1200℃。

8.按照權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：

反應(yīng)是在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的，

所述固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)為：包括一剛玉管，剛玉管內(nèi)設(shè)有一上端開口、底部帶孔的剛玉坩堝，剛玉坩堝下方設(shè)有一支撐剛玉管，剛玉坩堝通過其下方的支撐剛玉管于剛玉管內(nèi)定位，剛玉坩堝的內(nèi)部底端孔的上方設(shè)有石英棉，于石英棉上剛玉坩堝內(nèi)裝填有活性材料。?