铁酸铜在形成氧缺位体过程中的失氧机理

铁酸铜是一种很有前景的用于热化学循环分解水制氢的材料．用晶体的结构化学理论分析了具有尖晶石结构的铁酸盐在形成相应的氧缺位体前后的阳离子分布;并通过差热-热重分析研究了CuO,Fe2O3,CuFe2O4以及掺杂Ni,Mn,Zn等元素的铁酸铜在升温过程中的失氧机理．结合理论分析和实验结果,提出铁酸铜在形成氧缺位体过程中的失氧机理与其他铁酸盐不同,其失氧过程中由Cu（Ⅱ）→Cu（Ⅰ）引起的失氧占主导作用;而其他铁酸盐形成氧缺位体过程中Fe（Ⅲ）→Fe（Ⅱ）引起的失氧占主导作用．     

氧缺位的磁铁矿型化合物转化CO2成C的研究

在高温 (92 3K)下分解 Fe C2 O4制备了阳离子缺位的磁铁矿 (Fe3 O4 δ,0≤δ<1 ) ,并用 H2 还原使它变为氧缺位的磁铁矿 (Fe3 O4-δ,0 <δ<1 )。在 62 3K下研究了氧缺位磁铁矿对 CO2 分解成 C的反应性能 ,发现 CO2 几乎 1 0 0 %地转化成 C,CO2 中的氧以 O2 -形式被磁铁矿的氧缺位捕获 ,变成化学计量的 Fe3 O4。 XRD、M ssbauer谱及热失重和化学分析表明 ,H2 还原磁铁矿的时间愈长 ,缺氧程度愈大 ,分解 CO2 的活性愈高 ,Fe3 O4-δ、FeδO(0 <δ<1 )和 α- Fe是 CO2 分解的活性相。     

热化学循环分解水制氢研究进展

热化学循环分解水制氢是利用核能或太阳能进行大规模、无污染制氢的有前景的方法 ,已经提出了多种流程.本文对热化学制氢流程及其评价标准进行了综述,重点介绍了碘硫循环、UT-3循环和Westinghouse循环等先进流程的研究进展.     

分解水制氢的硝酸钾-碘混合循环初探

本文提出了一个分解水制氢的新混合循环——硝酸钾-碘混合循环首先对该循环进行了热力学分析。(3)式的热分解反应的标准吉氏自由能变化随温度的上升而减小。△G°=0时的温度约为943K,1273K时的△G°约为—120kJ/mol-H_2,故作为热化学循环制氢的高温吸热反应是合适的;(4)式所示的电解反应,其标准理论分解电压为0.54 V。实验结果表明,热分解反应在1073K时的转化率达85％,接近平衡转化率。电解反应的过电压较低。在实验条件下,测得分解电压加过电压在50,100,200mA/cm2的电流密度下分别为0.61,O.66和0.71V。     

金属氧化物两步热化学循环分解水制氢*

金属氧化物两步热化学循环分解水制氢技术集太阳能储备与氢能制备于一体,是当前新能源研究和开发领域的热点之一。本文介绍了该技术制氢原理,综述了其关键材料金属氧化物体系和太阳能反应器的研究进展,分析了制约该技术规模化应用的“瓶颈”因素。最后,对近年出现的基于金属氧化物两步热化学循环分解水制氢的两步蒸汽重整新工艺的原理和金属氧化物材料研究进行了介绍,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

两步热化学分解水制氢用氧交换材料

氧交换材料是一种能够在惰性或还原气氛中快速释氧,而在弱氧化气氛下(如水蒸气)恢复氧的储氧材料。基于氧交换材料的太阳能热化学分解水制氢技术可实现太阳能向氢能的高效转化。该技术利用太阳能提供热量使氧交换材料高温释氧或被还原性气体还原,而后与水发生氧化反应生成纯氢。将氧交换材料制成透氧膜,在膜的两侧发生材料的释氧和氧恢复,同时实现纯氢的连续制备。本文详细论述了铁基氧化物、钙钛矿氧化物、镍基氧化物、铈基氧化物、无机透氧膜等氧交换材料的研究成果,重点介绍了基于不同反应体系氧交换材料的应用情况,并就提高铁基氧化物、钙钛矿氧化物等典型氧交换材料反应活性与循环稳定性的可能路径,构建高效透氧膜反应器的难点与发展方向等主要问题进行了探讨与展望。     

氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ的性质研究

使用XRD、M(o)ssbauer谱及化学组成分析考察了氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ(δ＞0,M＝Fe,Co,Mn,Ni)的晶格常数、磁性、稳定性及还原性.结果表明,氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ(δ＞0)的晶格常数比MFe2O4+δ(δ≥0)的大,M(o)ssbauer谱内磁场却更小.MFe2O4-δ(δ＞0)随着氧缺位程度δ的增大,晶格常数增大,内磁场减小.MFe2O4-δ在室温下空气中是不稳定的,只能在惰性气体中低温(＜673K)下稳定存在.MFe2O4-δ具有较强的还原能力,在573K下能将CO2还原成C.     

Fe3+δO4的制备及CO2完全分解成碳的研究

在低温(358K)下用空气氧化Fe(OH)2悬浮液制备了阳离子缺位的磁铁矿(Fe3+δO4, 0.2>δ>0)。在563K下用H2还原活化Fe3+δO4制得了阳离子过量的磁铁矿(Fe3+δO4, 0.2>δ>0), 并考查了不同温度和气氛下该磁铁矿的稳定性。研究了CO2在Fe3+δO4上563K下的分解活性, 发现CO2几乎100%地还原成碳, 氧被以O^2^-离子形式转移给了Fe3+δO4, 而变成化学计量的Fe3O4。磁铁矿阳离子过量程度越大, 分解CO2的活性越高, 分解的量也越大。     

分解水制氢的KNO3—I2循环之研究：Ⅲ.代替电解反应的一个子循环

本文提出了一个硫酸中间盐子循环用以代替分解水制氢的KNO_3-I_2混合循环中的电解反应,从而使原混合循环变为一个纯热化学循环。     

铁酸盐MFe2O4的氢气还原热失重分析和氧缺位铁酸盐MFe2O4-δ的制备条件

使用程序升温（２９８－８４３Ｋ）和等温（５２３Ｋ、５７３Ｋ和６２３Ｋ）热失重分析研究了多种方法制备的尖晶石结构铁酸盐ＭＦｅ２Ｏ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ）的还原行为,讨论了铁酸盐的制备方法、粒径和比表面积对其还原性能的影响。根据程序升温过程中和等温还原下铁酸盐的失重量分别定量地测定了其活化速度和失氧速度,得出了制备氧缺位铁酸盐ＭＦｅ２Ｏ４－δ（０＜δ≤１）的最佳温度和时间。     

制备工艺对NiFe2O4分解CO2活性的影响

随着大气中CO2浓度的增加,温室效应日趋严重,促使人们对大气中CO2的转化与消除这一课题更加重视。1990年Yutaka Tamaura[1]发现氧缺位磁铁矿几乎可以100%分解CO2后,为解决温室效应提供了一条新的探索途径。通过对不同铁酸盐MFe2O4(M=Fe,Mn[2],Co[3],Zn[4],Ni[5]等)分解CO2活性的考察,发现铁酸镍在300℃分解CO2的活性比其它铁酸盐都好。NiFe2O4的制备最常采用的是共沉淀法、柠檬酸溶胶凝胶法和水热法,3种方法由于制备     

磁铁矿的制备及其分解水的研究

研究了在空气氧化Fe(OH)_2悬浮液的情况下生成磁铁矿的最佳条件,在NaOH/FeSO_4=2.0(摩尔比)和343～358K下用200mL/min的空气氧化悬浮液8～25h均得到阳离子缺位的磁铁矿Fe_(3-δ)O_4(δ>0).在563K下用CO还原阳离子缺位的磁铁矿制得了氧缺位的磁铁矿(Fe_(3+δ)O_4,δ>0),考查了它在不同温度和气氛下的稳定性.研究了H_2O在氧缺位磁铁矿上563K下的分解活性及分解活性与氧缺位程度和反应温度的关系,发现CO还原磁铁矿的时间越长,阳离子过量程度越大,分解H_2O的活性越高.反应后H_2O中的O~(2-)被氧缺位的磁铁矿夺走,并使之转变为阳离子缺位的磁铁矿.     

氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)

以250~400℃为活性测试温区,研究了氧化锌修饰的铁酸铜催化剂的水煤气变换性能。发现以2.5%ZnO修饰的催化剂表现出较高的催化活性,N2物理吸附、SEM、XRD、H2-TPR和CO2-TPD表征结果表明,适量ZnO的引入不仅能够促使CuFe2O4晶相发生转变,而且可以增强催化剂还原性能和增加弱碱性和中强碱性位点数量,同时也可改善铜铁之间的相互作用,从而提高了CuFe2O4的催化活性。     

氧缺位铁酸盐MFe2O4—δ的性质研究

使用ＸＲＤ，Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱及化学组成分析考察了氧缺位铁酸盐ＭＦｅ２Ｏ４－δ的晶格常数，磁性，稳定性及还原性。结果表明，氧缺位铁酸盐ＭＦｅ２Ｏ４－δ晶格常数比ＭＦｅ２Ｏ４＋δ的大，Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱内磁场却更小。ＭＦｅ２Ｏ４－δ随着氧缺位程度δ的增大，晶格常数增大，内磁场减小。     

钙铝掺杂镧锰钙钛矿高效催化剂用于两步法热化学分解水取得出色产氢表现

太阳能热化学分解水是一种高效生产清洁和可再生氢能源的方法.由于出色的催化活性和太阳能燃料生产能力,钙钛矿型的催化剂在热化学领域引起了强烈关注.我们采用改良的Pechini法合成了一系列钙铝掺杂的镧锰钙钛矿并系统考察了其在两步法热化学分解水中的产氢表现.为了优化热化学催化性能,我们进行了镧锰钙钛矿A,B位上钙和铝的掺杂量(从0.2到0.8)的详细考察.通过调整掺杂比例,得到了一种极其高效的钙钛矿催化剂La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3.当两步法热化学分解水在1400和1000℃之间,La0.6Ca0.4Mn0.6Al0.4O3取得了429μmol/g的出色产氢表现,比同等条件下基准催化剂氧化铈产氢结果高出8倍.与此同时,钙铝掺杂镧锰钙钛矿在两步法热化学循环测试中展现出极其稳定的催化活性.因此,这种新颖的钙铝掺杂镧锰钙钛矿具备巨大的潜质用于未来热化学太阳能燃料的实际生产.     

绿色化学在无机合成化学中的应用

以典型实例说明绿色化学在现代无机合成方面的应用。涉及热化学循环分解水制氢、超临界流体中的无机物合成、溶胶一凝胶技术在无机合成中的应用、绿色电解合成无机物、无机物的低热固相合成、高温超导材料的化学合成、离子液体等7方面。     

新型节能CO2零排放工艺——化学循环燃烧技术

介绍了一种新型节能CO2零排放工艺——化学循环燃烧技术中几个热点研究问题,包括热力学分析、氧载体及反应器的设计与选用,探讨了化学循环燃烧技术在我国乃至国际清洁煤燃烧领域的发展前景.还对由化学循环概念发展而来的化学循环重整过程以及水分解制氢过程做了简要的概述,最后展望了化学循环燃烧技术的研究发展趋势.     

化学环制氢中Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体的性能研究

采用浸渍法制备了不同CeO2含量的Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体,利用BET,XRD和TPR对其性能进行表征,并以甲烷为燃料在固定床微型反应器中对载氧体进行化学环制氢性能考察。结果表明:CeO2的加入可以降低铁与铝之间的相互作用,提高铁的分散度,从而提高催化活性。在燃料反应器温度为900℃,蒸汽反应器温度为900℃,常压、剂烷比为2/1,进水量为0.1 m L时经过10次氧化-还原循环,Fe2O3/CeO2/Al2O3载氧体颗粒反应性能稳定,甲烷转化率最高可达到75%,单次循环氢气产量最高可达到35 m L·2.5 gcat-1。     

氧缺位铁酸盐的制备及结构与还原行为的研究

在３５８Ｋ下用２００ｍｌ／ｍｉｎ的空气氧化碱性悬浮液合成了ＭＦｅ_２Ｏ_（４＋δ）（δ≥０，Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ），并在５７３Ｋ下用４０ｍｌ／ｍｉｎ的Ｈ_２还原ＭＦｅ_２Ｏ_（４＋δ）制备了氧缺位铁酸盐ＭＦｅ_２Ｏ_（４－δ）（δ＞０）。用ＸＲＤ、Ｍｓｓｂａｕｅｒ谱等测试方法对铁酸盐的结构进行了表征，考察了铁酸盐的组成及第二金属组分（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）对铁酸盐还原性能的影响。在Ｈ_２还原３ｈ内，铁酸盐氧缺位程度随还原时间增加而增大，晶格常数也相应增大；５ｈ以上，铁酸盐将被还原为ＭＯ－ＦｅＯ或α－Ｆｅ，晶格常数几乎不变。按Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ顺序，ＭＯ与ＦｅＯ的相互作用能力、ＭＯ－ＦｅＯ固溶体的稳定性及铁酸盐还原为ＭＯ－ＦｅＯ的能力均增强，ＭＯ－ＦｅＯ进一步还原为α－Ｆｅ的能力却减弱。     

基于光驱动水氧化的有机底物氧化

模拟光合作用分解水制氢是将太阳能转换为化学能的有效途径,基于光驱动水氧化的有机底物氧化是模拟光合作用体系II释氧中心(OEC)的新思路.该反应过程是通过金属催化剂将水分子活化生成以水为氧源的高价金属-氧中间体,随后将氧原子转移给有机底物,在此过程中水中的氢源得以释放.从催化剂的角度总结了近年来光驱动水分子活化的研究进展,同时对基于光驱动水氧化的有机底物氧化与光致产氢结合进而建立新型光分解水制氢的体系提出展望.