[发明专利]一种B位掺杂Cr改性的钙钛矿材料的配方及其制备方法

说明书

本发明公开了一种B位掺杂Cr改性的钙钛矿材料的配方，所述的钙钛矿材料为钙钛矿SrCo_1‑xCr_xO_3‑δ粉末材料，包括以下摩尔比的组分：Sr(NO₃)₂的摩尔比为1；Cr(NO₃)₃·9H₂O的摩尔比为x；0.1<x<0.4；Co(NO₃)₂·6H₂O的摩尔比为1‑x；去离子水适量。本发明采用Sr‑Co‑O钙钛矿粉末材料作为氧载体将其应用在高温富氧燃烧中制氧。其氧脱附活性是作为氧载体的一个重要性能指标，采用Cr这种大离子半径的金属掺杂在B位Co离子上，可以在一定程度上提高钙钛矿的氧脱附活性。多次实际测试表明，本发明采用的Cr改性的SrCoCr载氧体与SrCo载氧体比，反应活性与稳定性较强。

技术领域

本发明涉及富氧燃烧的制氧技术，特别是一种B位掺杂Cr改性的钙钛矿材料的配方及其制备方法。

背景技术

随着全球变暖的加剧以及气候的变化，作为温室气体主要因素的CO₂排放问题逐渐引起了全球的关注。

富氧燃烧技术是一项大规模降低燃煤CO₂排放的技术，这一技术的关键问题之一是降低制氧成本，提高经济性。深冷法是目前唯一商业运行大规模的制氧方法，但是其装置复杂、投资大、能耗高。基于钙钛矿型氧化物的链式制氧技术与深冷法相比具有较好的经济性，有研究指出，这一新制氧工艺的能耗为传统深冷法的70％左右，投资成本为深冷法的50％左右，能够有效降低制氧成本。这种以循环烟气中的CO₂为脱附气体，高温下与钙钛矿反应制取O₂/CO₂混合气体直接供给富氧燃烧的方法，成功避免了钙钛矿膜材料在高温还原气氛下面临的热稳定性和化学稳定性等一系列问题。该制氧方法成为一个有潜力的能应用于富氧燃烧中并且能够连续直接供给燃烧所需的O₂/CO₂的方法。

应用钙钛矿作为制取O₂/CO₂混合气体用于富氧燃烧的最大的问题是采用脱附性能以及稳定性能较好的载氧体。目前可通过A、B位离子的变换来改性钙钛矿材料的结构和性能。对于ABO_3-δ型氧化物来说，当A位为二价碱金属离子时，δ的值就取决于B位可变价的过渡金属离子，因此用不同的过渡金属离子置换B位离子可以改善钙钛矿材料的氧空穴浓度和反应活性。Sr-Co-O系列钙钛矿材料由于其较好的氧脱附性能在透氧膜方面被广泛研究和关注。但是透氧膜的不稳定及寿命短，是限制这类材料应用的最大的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种具有优秀的氧脱附性能，且原料易获取、制备过程简单高效的B位掺杂Cr改性的钙钛矿材料的配方及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种B位掺杂Cr改性的钙钛矿材料的配方，所述的钙钛矿材料为钙钛矿SrCo_1-xCr_xO_3-δ粉末材料，包括以下摩尔比的组分：

分析纯的Sr(NO₃)₂的摩尔比为1；

分析纯的Cr(NO₃)₃·9H₂O的摩尔比为x；0.1<x<0.4；

分析纯的Co(NO₃)₂·6H₂O的摩尔比为1-x；

去离子水适量，根据制备硝酸盐的量确定；