一種錳基復合載氧體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錳基復合載氧體及制備方法。所述載氧體由MnO2和CuO組成，其中MnO2的含量為95wt.%，CuO的含量為5wt.%。包括以下步驟：把MnO2和CuO粉末按質(zhì)量比為19：1加入到球磨罐內(nèi)進行球磨，確定球料比為40:1；用篩子將球磨珠和料分離，即可得到復合金屬氧化物載氧體。本發(fā)明采用球磨法制備MnO2復合載氧體，制備過程簡單，操作方便，制備出的復合載氧體在很低的溫度下即開始釋氧，釋氧速率和釋氧量均高于普通分析純MnO2載氧體，具有良好的反應性能。
【專利說明】一種錳基復合載氧體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學鏈燃燒系統(tǒng)中載氧體顆粒制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種錳基復合載氧體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由溫室效應導致的全球變暖問題正越來越引起人們的關(guān)注。CO2作為最主要的溫室氣體，研究CO2的減排技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。鍋爐燃燒化石燃料排放的CO2數(shù)量巨大，但煙氣中的CO2常常被氮氣稀釋，使得CO2的分離和回收成本很高，同時也會產(chǎn)生S02、NOx等污染物?；瘜W鏈燃燒技術(shù)作為新一代的潔凈、高效燃燒技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)CO2的內(nèi)分離，避免污染物的生成，而且可以實現(xiàn)化學能的梯級利用。這種新型的燃燒技術(shù)已經(jīng)成為世界能源和環(huán)境問題研究的重要方向。
[0003]化學鏈燃燒的基本原理是將傳統(tǒng)的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于載氧體的作用分解為兩個氣固反應，燃料與空氣無需接觸，由載氧體將空氣中的氧傳遞到燃料中?；瘜W鏈燃燒系統(tǒng)由空氣反應器、燃料反應器和載氧體組成。固體載氧體在兩個反應器之間循環(huán)，實現(xiàn)氧的轉(zhuǎn)移。載氧體在兩個反應器之間循環(huán)使用，一方面通過在空氣反應器的氧化反應為燃料反應器的還原反應提供氧，另一方面將空氣反應器的氧化反應中產(chǎn)生的熱量傳遞給燃料反應器?；瘜W鏈循環(huán)過程，伴隨的就是載氧體的氧化和還原。因此，載氧體的物理和化學性質(zhì)是實現(xiàn)不同燃料化學鏈燃燒的關(guān)鍵所在。
[0004]目前，載氧體的主要研究集中在N1、Fe、Cu、Co、Mn等過渡金屬的氧化物，以及硫酸鹽載氧體和鈣鈦礦型載氧體 等。其中，銅基載氧體在高溫下活性和釋氧量下降；Co有毒性，且價格相對較高；金屬氧化物載氧體MnO2由于具有無毒、價格低、較高活性和較低釋氧溫度等優(yōu)點而受到了廣泛的關(guān)注，但其載氧量較小且Al203、Si02、Ti02和Sepiolite等易與其發(fā)生反應故不適合作為錳基載氧體的惰性載體，同時還存在著氧化還原性差、載氧率有限等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中金屬氧化物載氧體MnO2氧化還原性差、載氧率有限等缺點，提供一種錳基復合載氧體顆粒及其制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種錳基復合載氧體，所述載氧體由MnO2和CuO組成，其中MnO2的含量為95wt.%，CuO的含量為5wt.%。
[0007]—種錳基復合載氧體的制備方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:把MnO2和CuO粉末按質(zhì)量比為19:1加入到球磨罐內(nèi)進行球磨，確定球料比為40:1 ；
[0009]步驟2:用篩子將球磨珠和料分離，即可得到復合金屬氧化物載氧體。
[0010]步驟I中所述的球磨速度為3000rpm,球磨時間為90min。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于:本發(fā)明采用球磨法制備MnO2復合載氧體，制備過程簡單，操作方便，制備出的復合載氧體在很低的溫度下即開始釋氧，釋氧速率和釋氧量均高于普通分析純MnO2載氧體，具有良好的反應性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的產(chǎn)物在固定床實驗中的釋氧轉(zhuǎn)化率曲線圖【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實例進一步說明本發(fā)明:
[0014]本實施例中的原料為分析純MnO2和CuO產(chǎn)品；球磨機為行星式球磨機；球磨轉(zhuǎn)速為3000rpm ;球磨時間為90min ;球磨罐直徑7.5cm ;球磨罐體積250ml,球磨珠為直徑6mm、10mm和20mm三種混合。
[0015]實施例:取4.75g MnO2粉末和0.25g CuO粉末放入250ml的球磨罐中，選擇直徑6mm, IOmm和20mm的球磨珠的配球數(shù)為60，25和2(即球料比為40:1)，加入球磨罐中，蓋上密封圈和罐蓋。將已裝好球磨珠和料的球磨罐正確安放在球磨機上，先將上方把手順時針旋緊，再將下方把手順時針鎖緊，關(guān)上罩蓋。接通球磨機電源，在控制器上設(shè)定運行方式為速度3000rpm,球磨時間90min,啟動電機。待球磨機運行90min后,關(guān)閉電機,切斷電源,打開罩蓋，取下球磨罐，倒出其中的球磨珠和料，用篩子將球磨珠和料分離，即可得到復合金屬氧化物載氧體。其中MnO2的含量為95wt.%, CuO的含量為5wt.%。固定床實驗顯示本實例制得的MnO2復合 載氧體具有良好的反應活性，釋氧速率明顯提高，如圖1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種猛基復合載氧體，其特征在于，所述載氧體由MnO2和CuO組成,其中，MnO2的含量為95wt.%, CuO的含量為5wt.%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳基復合載氧體，其特征在于，所述載氧體通過以下步驟制備: 步驟1:把MnO2和CuO粉末按質(zhì)量比為19:1加入到球磨罐內(nèi)進行球磨，確定球料比為40:1 ； 步驟2:用篩子將球磨珠和料分離，即可得到復合金屬氧化物載氧體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳基復合載氧體，其特征在于，步驟I中所述的球磨速度為3000rpm,球磨時間為90min。
4.一種錳基復合載氧體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:把MnO2和CuO粉末按質(zhì)量比為19:1加入到球磨罐內(nèi)進行球磨，確定球料比為40:1 ； 步驟2:用篩子將球磨珠和料分離，即可得到復合金屬氧化物載氧體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳基復合載氧體的制備方法，其特征在于，步驟I中所述的球磨速度為3000rpm,球磨時間為90min。
【文檔編號】C10L10/00GK103980977SQ201410209681
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】王文舉, 張彬, 程明 申請人:南京理工大學