一種含鋁銅基復合載氧體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化學鏈氧解耦系統(tǒng)中載氧體載氧體顆粒的制備技術領域。具體涉及一種復合氧化物載氧體及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]溫室氣體排放帶來的全球變暖問題正在引起人們的重視。C02作為最主要的溫室氣體，研究C02減排技術迫在眉睫。煙氣中的0)2常常被大量氮氣稀釋，C02的分離與回收成本很高。在燃燒過程中生成高濃度的co2或便于C02分離的氣相混合物，同時消除其他污染物的生成、排放是一條有效途徑。化學鏈燃燒(Chemical-Looping Combust1n,簡稱CLC)正是具有上述特性的一種新型燃燒方式，已經(jīng)受到了較多的關注。
[0003]化學鏈燃燒(chemical looping combust1n)的基本原理是將傳統(tǒng)的燃料與空氣的直接反應，通過載氧體的作用分解為兩步氣固反應，燃料不直接與空氣接觸，而是通過氧載體在兩個串聯(lián)的反應器之間來完成氧的轉移，兩個反應器分別為空氣反應器與燃料反應器，化學鏈燃燒實現(xiàn)了燃料化學能的梯級利用。
[0004]載氧體為化學鏈燃燒的媒介，在兩個反應器之間進行循環(huán)，不停的把空氣反應器中生成的氧和反應生成的熱量傳遞到燃料反應器中進行還原反應，因此，載氧體的性能直接影響了整個化學鏈燃燒的運行。
[0005]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鋁鈦礦型載氧體等。金屬氧化物載氧體由于具有較高的反應性和耐高溫的優(yōu)點而受到了廣泛的關注，但還存在著反應速率不夠快等缺點。
[0006]王杰、王文舉等.化學鏈燃燒技術中載氧體的研究進展[J].現(xiàn)代化工，2012, 32(11):13-17.中提出CuO載氧體在高溫下活性和循環(huán)穩(wěn)定性降低，容易出現(xiàn)燒結，反應速率不夠快等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，提供一種含鋁CuO復合載氧體載氧體顆粒及其制備方法和應用。CuO載氧體具有較高的活性和較大的載氧能力，CuO和碳反應為放熱反應，能夠減小燃料反應器中的能量需求。但CuO較低的熔點使得其在高溫下活性和循環(huán)穩(wěn)定性降低，容易出現(xiàn)燒結，在Cu0載氧體載氧體顆粒中添加A1203通過溶膠凝膠法得到粒徑均勻，反應速率較快的含鋁CuO復合載氧體。
[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明本發(fā)明所采用的技術方案是:一種含鋁CuO復合載氧體，所述載氧體由CuO和A1203組成，其中CuO的質(zhì)量百分數(shù)為95%，A1203的質(zhì)量百分數(shù)為5%，此比例可充分提升復合載氧體的反應性能。
[0009]一種含鋁CuO復合載氧體的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:將A1 (N03) 3溶液滴加到Cu (N03) 2溶液中，攪拌至混合均勻；
[0011]步驟2:再加入檸檬酸溶液，70_8(TC下邊蒸發(fā)邊攪拌至混合液形成濕凝膠；
[0012]步驟3:濕凝膠干燥后變?yōu)楦赡z；
[0013]步驟4:將干凝膠置于500°C下煅燒至有機物充分燃燒和硝酸鹽完全分解，再升溫至800°C,活化載氧體；
[0014]步驟5:將步驟4得到的載氧體顆粒研磨、篩分即可得到含鋁銅基復合載氧體。
[0015]其中，步驟1中所述的&1(勵3)2和厶1(勵3)3的質(zhì)量比為12.02:1。
[0016]步驟2中所述的檸檬酸與Cu原子的摩爾比為2:1。
[0017]步驟3中干燥條件為105°C下干燥24小時。
[0018]步驟4中煅燒條件為500 V下煅燒5小時，升溫至800 V后，活化5小時。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:(一)本發(fā)明采用溶膠凝膠法，控制適宜的反應條件，制備出粒徑均勻，分散度好的含鋁銅基復合載氧體。(二)本發(fā)明含鋁銅基復合載氧體的制備方法簡單，制備出的復合載氧體具有較快的反應速率和較高的釋氧質(zhì)量，釋氧速率和釋氧質(zhì)量得到明顯提升。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明復合載氧體通過管式爐得出的單位質(zhì)量載氧體釋氧轉化率曲線。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實例進一步說明本發(fā)明:
[0022]結合圖1，本實施例中的原料為分析純Cu(N03)2產(chǎn)品；絡合劑為分析純檸檬酸；摻雜的金屬硝酸鹽為分析純A1 (N03)3。
[0023]實施例1:
[0024]取28.62g Cu (N03) 2.3H20放入500ml的燒杯中，加入100ml的蒸餾水，然后把燒杯置于帶有恒溫水浴的磁力攪拌器上，攪拌速度為400rpm。取5.03gAl (N03) 3.9H20放入100ml的燒杯中，加入50ml的蒸餾水，攪拌至完全溶解。然后把硝酸鋁溶液滴加到硝酸銅溶液中，邊滴加邊攪拌。取49.87g檸檬酸，放入有100ml蒸餾水的燒杯中攪拌至全部溶解，待上述溶液攪拌均勻后，緩慢的加入檸檬酸溶液，邊滴加邊攪拌。攪拌6個小時后，溶液已經(jīng)脫水變?yōu)檎吵頎畹臐衲z。將濕凝膠置于105°C的鼓風干燥箱中，干燥24小時后，燒杯內(nèi)濕凝膠變?yōu)楦赡z。將干凝膠取出，置于500°C的馬弗爐中煅燒5小時至檸檬酸和硝酸鹽完全分解，再將馬弗爐升溫至800，°C恒溫焙燒5小時，用于活化載氧體，再將載氧體載氧體顆粒研磨、篩分得到復合金屬氧化物載氧體，其中CuO的質(zhì)量含量為95wt.%, A1203的含量為5wt.%。如圖1所示，本發(fā)明含鋁銅基復合載氧體與不參雜A1203相比，釋氧速率和釋氧質(zhì)量明顯提高。
【主權項】
1.一種含鋁銅基復合載氧體，其特征在于:所述載氧體由CuO和A1203組成，其中CuO的質(zhì)量百分數(shù)為95 %，A1203的質(zhì)量百分數(shù)為5 %。2.根據(jù)權利要求1所述的含鋁銅基復合載氧體，其特征在于所述載氧體通過以下步驟制備: 步驟1:將A1 (N03) 3溶液滴加到Cu (N03) 2溶液中，攪拌至混合均勻； 步驟2:再加入檸檬酸溶液，70-8(TC下邊蒸發(fā)邊攪拌至混合液形成濕凝膠； 步驟3:濕凝膠干燥后變?yōu)楦赡z； 步驟4:將干凝膠置于50(TC下煅燒至有機物充分燃燒和硝酸鹽完全分解，再升溫至800°C，活化載氧體； 步驟5:將步驟4得到的載氧體顆粒研磨、篩分即可得到含鋁銅基復合載氧體。3.根據(jù)權利要求2所述的含鋁銅基復合載氧體，其特征在于:步驟1中所述的Cu(N03)2和A1(N03)3的質(zhì)量比為12.02:1。4.根據(jù)權利要求2所述的含鋁銅基復合載氧體，其特征在于:步驟2中所述的檸檬酸與Cu原子的摩爾比為2:1。5.根據(jù)權利要求2所述的含鋁銅基復合載氧體，其特征在于:步驟3中干燥條件為105°C下干燥24小時。6.根據(jù)權利要求2所述的含鋁銅基復合載氧體，其特征在于:步驟4中煅燒條件為500°C下煅燒5小時，升溫至800°C后，活化5小時。7.一種含鋁銅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:將A1 (N03) 3溶液滴加到Cu (N03) 2溶液中，攪拌至混合均勻； 步驟2:再加入檸檬酸溶液，70-8(TC下邊蒸發(fā)邊攪拌至混合液形成濕凝膠； 步驟3:濕凝膠干燥后變?yōu)楦赡z； 步驟4:將干凝膠置于50(TC下煅燒至有機物充分燃燒和硝酸鹽完全分解，再升溫至800°C，活化載氧體； 步驟5:將步驟4得到的載氧體顆粒研磨、篩分即可得到含鋁銅基復合載氧體。8.根據(jù)權利要求7所述的含鋁銅基復合載氧體的制備方法，其特征在于:步驟1中所述的Cu (N03) 2和A1 (N03) 3的質(zhì)量比為12.02: 1，步驟2中所述的檸檬酸與Cu原子的摩爾比為 2:1。9.根據(jù)權利要求7所述的含鋁銅基復合載氧體的制備方法，其特征在于:步驟3中干燥條件為105°C下干燥24小時。10.根據(jù)權利要求7所述的銅含鋁基復合載氧體的制備方法，其特征在于:步驟4中煅燒條件為500°C下煅燒5小時，升溫至800°C后，活化5小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鋁銅基復合載氧體及其制備方法。所述載氧體由CuO和Al2O3組成，其中CuO的質(zhì)量百分數(shù)為95%，Al2O3的質(zhì)量百分數(shù)為5%。本發(fā)明采用溶膠凝膠法，控制適宜的反應條件，制備出粒徑均勻，分散度好的含鋁銅基復合載氧體；本發(fā)明含鋁銅基復合載氧體的制備方法簡單，制備出的復合載氧體具有較快的反應速率，釋氧速率得到明顯提升。
【IPC分類】C10L10/00
【公開號】CN105462650
【申請?zhí)枴緾N201410454323
【發(fā)明人】王文舉, 程明, 張彬
【申請人】南京理工大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年9月5日