[发明专利]三钙钛矿型复合金属氧化物载氧体及其制备方法和应用

说明书

本发明属于载氧体技术领域，公开了一种三钙钛矿型复合金属氧化物载氧体及其制备方法和应用，该载氧体为三钙钛矿结构，其通式为A₃B’B”B”’O₉；其中A离子为La，B’离子为Fe，Co或Ni，B”离子为Mn，B”’离子为Al；该载氧体采用溶胶凝胶法制备：首先，以硝酸镧、硝酸铁(或硝酸钴或硝酸镍)、硝酸锰水溶液和硝酸铝为前驱体，与络合剂配成水溶液；然后蒸发去除水分，透明的溶胶转变成粘稠的凝胶；经过老化、焙烧，制得具有三钙钛矿结构的复合金属氧化物载氧体。本发明制备的三钙钛矿载氧体在化学链甲烷重整制氢过程中具有高甲烷活性，高氢气纯度和良好的结构循环稳定性。

技术领域

本发明属于载氧体技术领域，具体的说，是涉及一种钛矿型复合金属氧化物载氧体及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，煤炭和石油等化石能源日益枯竭，天然气和页岩气等能源在世界能源供应和化工生产中扮演着日益重要的角色。甲烷是天然气和页岩气的主要成分，怎样合理高效的利用甲烷一直是科学家们致力于研究的热点问题。

催化甲烷重整反应是实现甲烷高效利用的重要途径之一，其中甲烷水蒸气重整反应(反应4)已经实现工业应用，是目前工业制氢的主要来源。但是该工艺的主反应是强吸热过程(反应1)，能耗高。它通过管外燃烧天然气(反应3)供热，产生的CO₂和空气混合，导致CO2捕集成本高。此外，该工艺产物纯化(反应2)和分离操作单元多、能耗高，产物分离集成度低。而甲烷二氧化碳重整反应(反应5)则由于Ni基催化剂积碳和烧结严重，且高压条件下逆水煤气(反应6)副反应严重，一直还未实现工业应用。

蒸汽重整：CH₄+H₂O＝CO+3H₂,△H_(T＝800℃)＝225kJ (1)

水煤气变换：CO+H₂O＝H₂+CO₂，△H_(T＝800℃)＝-34kJ (2)

燃烧供热：CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O，△H_(T＝800℃)＝-802kJ (3)

总反应：xCH₄+yH₂O+(x-0.5y)O₂＝(2x+y)H₂+xCO₂,△H＝0 (4)

干气重整：CH₄+CO₂＝2CO+2H₂,△H_(T＝800℃)＝259kJ (5)

逆水煤气：H2+CO₂＝CO+H₂O，△H_(T＝800℃)＝34kJ (6)