专利名称：一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧载体及其制备方法，具体涉及CH4完全氧化的一种添加助剂和掺杂剂的氧载体及其制备方法。
背景技术：
全球气候变暖对人类生存、经济和社会发展带来了广泛而深远的影响，已成为21世纪人类面临的最严峻的挑战之一。随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气等物质燃烧释放的二氧化碳越来越多，成为越来越严重的温室效应的主要原因之一。因此，减排CO2已成为当今世界研究的热点。美国能源部1999年提出了减少碳进入大气的3条主要途径(I)更高效地使用能源以减少利用碳基燃料的使用量；(2)增加低碳燃料和无碳燃料的使用，如核能、太阳能、风能、水电以及生物质能(3)发展安全可靠的CCS，CCS技术就是将利用燃料而产生的CO2与其他气体分离开，然后经过压缩、脱水和输送，最后将其安全长久地封存在地质层中。从环境学的角度看，燃烧过程是环境污染物的生成源；从热力学能的品味观点来看，燃烧过程是热力系统中工质(载能体)做功能量损失最大的过程，因此，解决能源利用与环境污染问题的最大潜力在燃烧过程。在燃烧过程中生成高质量浓度的CO2或便于CO2分离的气相混合物(如H2(HCO2)是一条有效的途径，也得到了普遍认可。而化学链燃烧(Chemical-Looping combustion, CLC)技术就是洁净、高效的新一代燃烧技术,它打破了传统的燃烧方式，是解决能源与环境问题的创新性突破口，近年来备受各国研究者的关注。该技术通过储氧物质将含C物质转化为CO2,且不被空气中的N2稀释，易于高纯度的CO2捕集和封存。Fe基化学链燃烧氧载体由于没有二次污染，价格低廉而被广泛研究。然而，Fe基氧载体虽然具有廉价性和无二次污染的优点，但是铁基氧载体的反应活性和载氧能力较差，虽然反应生成的产物是比较单一的CO2，但是其反应性较差，表现为燃料气反应不完全，转化率较低，反应速率慢，致使产物气中CO2浓度被降低，所以，对Fe基氧载体的改性仍然是化学链燃烧研究的重点。因此，寻找具有高反应性能和避免炭沉积的氧载体材料是化学链燃烧的关键核心技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性、高选择性的助剂和碱金属盐改性的甲烷化学链燃烧氧载体，通过下列技术方案实现。一种甲烷化学链燃烧的氧载体，包括Fe203、Al203、CeOjPKNO3，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 I 10% 99 90% ；Ce02 (Fe203+Al203)的质量百分比为I 20% 99 80%;Fe203 Al2O3的质量百分比为10 60% 90 40%。本发明以Fe2O3Al2O3甲烷化学链燃烧氧载体作为基体，同时引进助剂Ce和掺杂剂碱金属盐，对氧载体结构进行调控和优化，实现使甲烷快速完全反应生成高浓度的CO2，力口快反应速率，得到纯度更高的产物，同时也促进了甲烷转化率。
本发明的另一目的在于提供一种甲烷化学链燃烧氧载体的制备方法，经过下列各步骤 (1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 I 20% 99 80%、Fe203 Al2O3 的质量百分比为10 60% 90 40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取Ce、Fe、Al的硝酸盐，混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为60 80°C、搅拌速度为200 400r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到10 11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I 3小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2 5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100 150°C下干燥12 24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al203的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为I 10% 99 90%称取KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在100 150°C下干燥12 24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体经压片、过筛后，制得粒度为20 40目的粉体，经过下列方法进行性能检测在一套自制的常压小型固定床反应装置上进行活性评价，该评价装置由反应气模拟系统、反应系统和检测系统三部分组成。反应系统中石英管反应器长60_，内径为14_。活性测试的样品由氧载体和石英砂按体积比I : 2混合而成，所得氧载体每次用量为I. 5g，混合均匀后放置于反应器中部，其他部分填充20 40目的石英砂，以减少反应器的死体积。反应器在一个可程序控温管式电炉中进行加热，控温精度为±1°C。实验时，先充入N2以排出空气，在300°C的N2气氛中(纯度为99. 99%)干燥30 120min，然后通入CH4/N2混合气(5%CH4)，混合气从石英反应器的顶部通入，与氧载体发生反应，气体流量通过质量流量计进行精确调节控制，甲烧混合气流量为200mL/min,反应压力为常压，反应后产物气用红外线气体分析仪在线检测CO和CO2的浓度。本发明具备的优点和效果该氧载体在甲烷完全转化反应中具有较高的CH4转化率和较快的转化速率，反应完全，产物中CO2浓度高，且氧载体制备工艺简单，易于实现工业化。本发明所得氧载体添加了助剂CeO2和掺杂剂KNO3的Fe2O3Al2O3氧载体比没有改性的Fe2O3Al2O3氧载体(不含CeO2和KNO3的氧载体)有更高的反应性，具体表现为加快了反应速率，增加了产物气中CO2的生成浓度和甲烷转化率。其中活性最好的是KNO3掺杂量为10%的氧载体(KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% : 99% ；Fe203 Al2O3的质量百分比为30% 70%)具有最好的甲烷完全氧化活性，表现为CO2生成浓度最高，反应速率最快，CO2生成浓度达到95%以上，甲烷转化率达90%以上。而没有改性的Fe2O3Al2O3氧载体的反应速率相对较慢，产物气中CO2生成浓度为78%，甲烷转化率为70%。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于这些实施例所述内容。实施例1 (1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为10% 90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3 6H20、7. 5138g 的 Fe (NO3) 3 9H20 和 98. 3473g 的 Al (NO3) 3 9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.85mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为4% 96%称取0. 625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取12. 75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤
(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 4% 96% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 10% 90%。实施例2
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为10% 90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3 6H20、7. 5138g 的 Fe (NO3) 3 9H20 和 98. 3473g 的 Al (NO3) 3 9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.85mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为10% 90%称取I. 6667g的KNO3,然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取12. 75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 10% 90%。实施例3
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为30% 70%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3.6H20、22. 5414g 的 Fe (NO3) 3 *9H20 和 76. 4924g 的 Al (NO3) 3 *9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.75mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为4% 96%称取0. 625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取11. 25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤
(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 4% 96% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 30% 70%。实施例4
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为30% 70%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3.6H20、22. 5414g 的 Fe (NO3) 3 *9H20 和 76. 4924g 的 Al (NO3) 3 *9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.75mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为10% 90%称取I. 6667g的KNO3,然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取11. 25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 30% 70%实施例5
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为60% 40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3.6H20、45. 0828g 的 Fe (NO3) 3 *9H20 和 43. 7099g 的 Al (NO3) 3 *9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.65mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为4% 96%称取0. 625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取9. 75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤
(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 4% 96% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 60% 40%。实施例6
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为60% 40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 0. 3784g 的 Ce (NO3) 3.6H20、45. 0828g 的 Fe (NO3) 3 *9H20 和 43. 7099g 的 Al (NO3) 3 *9H20,混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为70°C、搅拌速度为200r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110°C下干燥24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为0.65mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为10% 90%称取I. 6667g的KNO3,然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取9. 75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在110°C下干燥24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 60% 40%。实施例7
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为10% 90%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为10% 90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 3. 784g 的 Ce (NO3) 3 · 6H20,6. 8307g 的 Fe (NO3) 3 · 9H20 和 89. 4066g 的 Al (NO3) 3 · 9H20,混合后配成O. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为60°C、搅拌速度为400r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到10时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌2小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化3小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100°C下干燥20小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为O.8mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203> Al2O3的质量比，按KNO3 : (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%称取O. 15g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取12mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在100°C下干燥20小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 10% 90%。实施例8
(1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为20% 80%,Fe2O3 Al2O3的质量百分比为10% 90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取 7. 5684g 的 Ce (NO3) 3 · 6H20、6. 0718g 的 Fe (NO3)3 ·9Η20 和 79. 4726g 的 Al (NO3)3 ·9Η20，混合后配成O. 5mol/L的硝酸盐溶液；
(2)在反应温度为80°C、搅拌速度为300r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到10时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌3小时；
(3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于150°C下干燥12小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g ；
(4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率为O.75mL/g，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203、Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为1% 99%称取O. 15g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法取11. 25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤
(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在150°C下干燥12小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 1% 99% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 20% 80% ；Fe2O3 Al2O3 的质量百分比为 10% 90%。实施结果实施例I到实施例8中制备的氧载体在小型固定床反应装置上进行甲烷完全氧化活性评价结果表 明，添加了 CeO2和掺杂剂KNO3的Fe2O3Al2O3氧载体比没有改性的Fe2O3Al2O3氧载体(不含CeO2和KNO3的氧载体)有更高的反应性，具体表现为加快了反应速率，增加了产物气中CO2的生成浓度和甲烷转化率。其中活性最好的是KNO3掺杂量为10% 的氧载体(KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 10% 90% ;CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为1% : 99% ；Fe203 Al2O3的质量百分比为30% 70%)具有最好的甲烷完全氧化活性，表现为CO2生成浓度最高，反应速率最快，选择性达到95%以上，甲烷转化率达90%以上。而没有改性的Fe/Al氧载体的反应速率相对较慢，产物气中CO2生成浓度为78%，甲烷转化率为70%。
权利要求
1.一种甲烷化学链燃烧的氧载体，其特征在于包括Fe203、A1203、CeO2和KNO3，其中KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为 I 10% 99 90% ;Ce02 (Fe203+Al203)的质量百分比为I 20% 99 80% ；Fe203 Al2O3的质量百分比为10 60% 90 40%。
2.—种权利要求I所述甲烷化学链燃烧氧载体的制备方法，其特征在于经过下列各步骤 (1)按CeO2 (Fe203+Al203)的质量百分比为 I 20% 99 80%、Fe203 Al2O3 的质量百分比为10 60% 90 40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取Ce、Fe、Al的硝酸盐，混合后配成0. 5mol/L的硝酸盐溶液； (2)在反应温度为60 80°C、搅拌速度为200 400r/min下，向步骤(I)所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的PH值达到10 11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌I 3小时； (3)将步骤(2)所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2 5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100 150°C下干燥12 24小时，再在800°C下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉； (4)测定步骤(3)所得细粉的吸水率，再根据步骤(I)中Ce02、Fe203>Al2O3的质量比，按KNO3 (Ce02+Fe203+Al203)的质量百分比为I 10% 99 90%称取KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸溃法配制成硝酸钾溶液，将步骤(3)所得细粉与硝酸钾溶液混合，并不时搅拌，然后在室温下浸溃24小时后，再在100 150°C下干燥12 24小时，最后于600°C下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
全文摘要
本发明涉及一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法，氧载体包括Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3，其中KNO3︰(CeO2+Fe2O3+Al2O3)的质量百分比为1～10%︰99～90%；CeO2︰(Fe2O3+Al2O3)的质量百分比为1～20%︰99～80%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10～60%︰90～40%。通过配制硝酸盐溶液，并加入氨水作为沉淀剂进行共沉淀，再经抽滤、洗涤、焙烧，然后加入硝酸钾溶液浸渍，最后干燥、焙烧后即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。该氧载体在甲烷完全转化反应中具有较高的CH4转化率和较快的转化速率，反应完全，产物中CO2浓度高，且氧载体制备工艺简单，易于实现工业化。
文档编号C10L10/00GK102618349SQ20121009080
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者刘自松, 李孔斋, 杜云鹏, 段月娟, 王 华, 祝星, 魏永刚 申请人:昆明理工大学