铁掺杂浓度对Bao.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.     

铁掺杂浓度对Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ混合导体膜性质的影响

用湿化学法合成了Ba0.5Sr0.5CoxFe1-xO3-δ系列混合导体透氧膜材料,并用XRD,O2-TPD,H2-TPR和透氧测定等手段考察了铁离子掺杂浓度对导体膜相结构及其稳定性、氧脱附性能和透氧能力等的影响.在氧浓度为2.13×104～0.1 Pa的范围内,x=0.2～0.8时材料保持为立方钙钛矿结构.铁含量的增加有利于材料钙钛矿结构在低温的稳定化,并提高了材料的热化学稳定性.然而,导体膜的透氧量却随着铁含量的增加而减小.这可能是由于导体膜表面的氧交换动力学过程在透氧速率控制步骤中的分量随铁含量的增加而变大之故.     

混合导体透氧膜反应器

综述了混合导体透氧膜反应器中的催化反应.介绍了混合导体透氧膜的氧渗透原理、膜材料的结构、组成以及无机膜反应器的种类和优势.详细讨论了混合导体透氧膜反应器中的甲烷部分氧化反应以及用于该反应的膜材料的发展历程,总结了甲烷氧化偶联和乙烷氧化脱氢等膜反应器中的催化反应,以及混合导体透氧膜用于水分解和二氧化碳分解等受热力学平衡限制的反应.     

SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)混合导体透氧材料的稳定性

利用柠檬酸络合法制备了SrFe(Cu,Ti)O_(3-δ)混合导体透氧材料. 采用XRD、O_2-TPD、H_2-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性. 结果表明,SrFe_(0.7)Cu_(0.3)O_(3-δ)在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO__2杂相,而掺杂Ti后的SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)在低氧压下保持单一的钙钛矿结构. H_2-TPR和O_2-TPD的测试表明,Ti~(4+)的掺杂提高了材料的氧脱附起始温度和其它金属离子的还原温度. SrFe_(0.6)Cu_(0.3)Ti_(0.1)O_(3-δ)膜在透氧过程中,会有Cu~(2+)和Sr~(2+)从钙钛矿结构中析出,在原晶粒边界形成新的小晶粒,但这种轻微的组分偏析没有影响到材料的透氧量,此透氧膜在66 h的操作过程中显示了良好的稳定性.     

(Ba,Ca)(Co,Fe)O3-δ系列混合导电型透氧膜的研究

采用改进的Ｐｅｃｈｉｎｉ法合成了（Ｂａ,Ｃａ）（Ｃｏ,Ｆｅ）Ｏ３－δ系列材料,对其结构,透氧量及透氧稳定性进行了考察,结果表明,材料具有较高的透氧量和透氧稳定性,其中Ｂａ０．９５Ｃａ０．０５Ｄｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３－δ在９５０℃透氧量高达１．４ｍｌ／（ｃｍ＾２．ｍｉｎ）,８５０℃稳定操作１６０ｈ以上,将其应用于膜反应器,对无催化剂的甲烷氧化偶联反应作了尝试,结果表明,对甲烷氧化偶联反应具有较高的选择,但甲烷转化率较低。     

Ba,Fe掺杂La-Co-O系列混合导电型透氧膜研究

采用改进的Ｐｅｃｈｉｎｉ法合成了Ｌａ（Ｂａ）Ｃｏ（Ｆｅ）Ｏ３－δ系列透氧膜材料,考察了Ｂａ和Ｆｅ掺和量对材料的结构、氧脱附性能及透氧性能等的影响的提高;Ｆｅ的引入使材料在较高Ｂａ掺杂量时也能保持稳定的钙钛矿结构,同时使材料的密封性能较好,稳定操作时间加长,氧在低温区的脱附量增大。     

钙钛矿型SrxBi1-xFeO3-δ混合导体透氧膜

采用固相反应法合成了Sr     

在透氧膜反应器中进行甲烷氧化偶联反应的研究

 混合导体透氧膜是一类同时具有电子和氧离子两类导电性的陶瓷膜．在高温下，氧会以氧离子的形式透过透氧膜，因此在膜表面存在丰富的氧物种（O－，O－2，O2－2和O2－），这些氧物种能够提高甲烷氧化偶联（OCM）反应的C2选择性．采用挤压的方法制备出致密的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3－δ（BSCFO）透氧膜管，并考察了此透氧膜管对OCM反应的催化性能．发现BSCFO的C2生成速率比La0．6Sr0．4Co0．8Fe0．2O3－δ（LSCFO）和La－Ba－Co－Fe－O（LBCFO）要高得多，其原因主要是由于BSCFO中的氧空缺浓度比较高．高的氧空缺浓度不仅能够加速氧离子的传输，而且能够提高甲烷分子的活化速度，所以BSCFO具有比LSCFO和LBCFO更好的催化性能．C2生成速率随着反应温度及原料气中甲烷浓度的升高而升高，C2选择性取决于氧离子结合与OCM反应竞争的结果，高的氧离子结合速率会降低C2选择性．甲烷转化率随着富氧侧氧分压的升高而升高，但C2选择性则随着氧分压的升高而降低．这说\r\n明在OCM过程中气相反应起着重要的作用．     

甲烷部分氧化制合成气的钙钛矿型致密透氧膜反应器的数值模拟(英文)

采用等温理论模型,以甲烷催化氧化制合成气为模型反应,模拟非担载钙钛矿型致密透氧膜反应器的性能。分别研究了Ｌａ_０．２Ｂａ_０．８Ｆｅ_０．８Ｃｏ_０．２Ｏ_(３－δ)、Ｌ３０．２Ｓｒ０．８Ｆｅ０．８Ｃｏ０．２Ｏ３－δ和ＳｒＦｅＣｏ０．５Ｏｘ三种透氧速率不同的膜材料、膜反应器的尺寸以及反应工艺条件对ＣＨ４转化率、ＣＯ选择性和Ｈ２／ＣＯ摩尔比的影响,对膜反应实验具有指导意义。     

CO_2气氛中La掺杂BaCo_(0.88)Nb_(0.12)O_(3-δ)膜的透氧性能及结构稳定性

利用固相合成法制备了A位La掺杂Ba Co0.88Nb0.12O3-δ[BLCN-x,x为La的掺杂量(摩尔分数)]钙钛矿透氧膜材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)及程序升温脱附-质谱(TPD-MS)等方法研究了CO2气氛静态处理及动态透氧条件BLCN-x系列材料的结构稳定性.研究结果表明,随着La掺杂量的增加,BLCN-x膜片材料抗CO2腐蚀的性能明显提高.当La含量高于0.5时,在850℃纯CO2气氛静态处理或透氧条件下均未观察到碳酸盐衍射峰.尽管La掺杂会降低BLCN-x膜片的初始透氧量,但在CO2气氛吹扫时透氧量的降低速率明显减慢,其中BLCN-0.5膜片在纯CO2气氛下10 h后的透氧量仍可达到0.46 m L·cm-2·min-1.通过容差因子和平均金属-氧键能计算可知,良好的结构稳定性和增强的金属-氧键能是导致La掺杂样品抗CO2腐蚀的主要因素.     

新型混合导体透氧膜的制备及其在甲烷转化反应中的应用

用EDTA 柠檬酸联合络合法合成了新型混合导体透氧膜材料 ,成功地制备了致密膜片并对其透氧性能进行了考察 .结果发现 ,此新材料具有非常大的透氧能力 ,850℃时在膜一端为干燥的流动空气而另一端为流动的氦气下 ,透氧量高达 0 744μmol/(cm2 ·s) .考察了膜片本身对甲烷的活化性能 ,发现导体膜对甲烷氧化偶联具有催化活性 ,随着甲烷流速的增加 ,甲烷转化率降低 ,而C2 选择性升高 .研究了膜反应器中甲烷部分氧化制合成气反应 ,甲烷转化率约为 90 % ,CO选择性约为 98% ,CO/H2 比约为 2 ;同时 ,膜的透氧量急剧增加到约 6 0 1 μmol/(cm2 ·s) ,这归结于膜反应侧氧分压的急剧降低 .     

钙钛矿型SrxBi1-xFeO3-δ混合导体透氧膜

采用固相反应法合成了SrxBi1-xFeO3 -δ系列混合导体透氧膜材料 ,对其透氧性能进行了测定 .应用XRD ,O2 TPD等技术对材料的晶体学结构与性质进行了表征 .解释了SrxBi1-xFeO3 -δ系列材料异常的晶体学规律 ,并将其与透氧规律进行了关联 .通过对关口尺寸、晶胞自由体积及金属 氧平均键能的计算与分析 ,提出了当1 -x≤ 0 .5时 ,透氧量的大小取决于氧在体相中的迁移速率 ;当 1 -x≥ 0 .5时 ,透氧量取决于氧空穴的浓度 .同时对Sr0 .5 Bi0 .5 FeO3 -δ的相稳定性进行了研究 ,指出其高化学稳定性的原因主要归结于稳定的BO6八面体基本骨架形式 .     

纳米钙钛矿型复合氧化物La_(1-x)Sr_xFeO_(3-λ)晶格氧与催化甲烷完全氧化性能研究

纳米钙钛矿型复合氧化物Ｌａ１－ｘＳｒｘＦｅＯ３－λ晶格氧与催化甲烷完全氧化性能研究１）钟子宜２）陈立刚颜其洁３）傅献彩（南京大学化学系南京２１００９３）关键词钠米氧化物钙钛矿型复合氧化物甲烷完全氧化氧物种我们在前文［１］曾报导纳米钙钛矿型复合氧化物Ｌ...     

锶掺杂对La_(1-x)Sr_xNbO_(4-σ)质子导体性能的影响

利用高温固相反应法制备了Sr掺杂LaNbO4质子导体La1-xSrxNbO4-σ(0≤x≤0.02),并且对其性能进行了表征。XRD分析表明,所有的样品具有单斜结构,晶胞体积随Sr掺杂量的增加而增大;La1-xSrxNbO4-σ样品在沸水中和二氧化碳气氛中具有很好的化学稳定性。SEM分析表明,La1-x Srx NbO4-σ粉体经1 500℃烧结8 h后均得到致密的、晶粒均匀的样品;Sr的掺杂抑制了陶瓷体裂缝的产生和晶粒的过度增长;随Sr的掺杂量增加,晶粒变小。交流阻抗谱分析表明,Sr掺杂改变了LaNbO4的电导率,其中样品La0.995Sr0.005NbO4-σ具有最高的电导率;样品在25℃水汽饱和的5%H2-Ar气氛下的电导率明显高于干燥空气气氛,在800℃时,La0.995Sr0.005NbO4-σ电导率达到0.003 S·cm-1,电导活化能为0.44 eV。     

SrTi1-xMgxO3-δ钙钛矿型氧化物催化剂甲烷氧化偶联反应性能的研究

The structure and catalytic properties of SrTi_1-xMg_xO_3-δ perovskite-type catalysts for oxidative coupling of methane (OCM) have been studied by using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Temperature-programmed desorption (O₂-TPD) methods. It has been shown that doping Mg²⁺ cations to the B site of SrTi_1-xMg_xO_3-δ perovskite-type catalysts results in the formation of oxygen vacancies in the lattices of oxide cata-lysts. With increasing the amount of Mg²⁺ doped in the B site of SrTi_1-xMg_xO_3-δ, methane conversion and C₂ selectivity first increase and then decrease remarkably. The SrTi_1-xMg_xO_3-δ catalyst with x=0.1 has the highest methane conversion and C₂ yield. It is suggested that the oxygen vacancies produced by Mg²⁺ cations doping are the sites responsible for oxygen activation, and the adsorbed oxygen species on the surface of SrTi_1-xMg_xO_3-δ catalysts are the main active species for OCM reaction. However, the over high content of the adsorbed oxygen species on the surface results in the complete oxidation of methane. Introducing water steam into feedstock can improve the catalytic properties of SrTi_1-xMg_xO_3-δ perovskite-type catalysts for OCM reaction at lower temperature. The SrTi_0.9Mg_0.1O_3-δ catalyst has the methane conversion of 28.0 % with C₂ hydrocarbons selectivity of 36.8 % under reaction temperature of 550 ℃.     

钙钛矿型La_((1 x)/2)Sr_((1-x)/2)Co_(1-x)Cu_xO_3催化CO氧化活性与表征

研究了钙钛矿型LaSrCoCu_xO_3催化剂对CO氧化反应的催化活性及其表面氧的催化作用．结果表明，x＝0．4的催化剂对CO氧化具有最高催化活性，常压及本实验条件下CO完全氧化的最低温度为168℃；催化剂均为氧缺陷化合物，吸附于表面晶格氧缺陷上的吸附氧是CO氧化反应的活性氧物种；并发现催化剂中存在有非常价态的C04 ，认为CO氧化反应是通过吸附氧调变Co3 和Co4 价态而进行．     

混合导体透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应的催化行为(英文)

应用组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-(的钙钛矿型混合导体陶瓷膜制成膜反应器。该膜在进行氧分离的同时具有活化甲烷氧化偶联的催化功能。随着温度升高和膜的富氧端氧分压的增大,透氧量有所增加。在空气、氦气的氧分压梯度下,850(C,膜厚度为1.5 mm时,JO2可达到1.2 mL/(cm3(min)。同时在800(C~900(C温度范围内,该膜对于甲烷转化为乙烷和乙烯一般只具有0.5%~3.5%的低转化率,而选择性可达40%~70%。在反应尾气中发现了大量的未反应的分子氧,说明过量的氧与甲烷未经催化反应的气相反应导致了C2的选择性相对较低。OCM膜反应模式情况下的透氧量与空气、氦气梯度情况下的透氧量相比只有微小增加,这与POM膜反应模式情况下透氧量大量增加显著不同。     

微波场对固态氧离子导体上的甲烷氧化偶朕的影响

研究了微波场下甲烷在具有Bi2O3结构的固态氧离子导体上氧化偶联反应行为．与常规加热条件下的反应结果相比较,微波辐照下的反应有如下特点;（1）在达到相同甲烷转化率时,微波辐照下所需床层温度要远低于常规加热条件下所需床层温度;（2）微波辐照下,甲烷氧化偶联产物中C2烃的选择性普遍较高,在低温区尤为突出．微波场下甲烷偶联产物乙烷、乙烯的再氧化得到一定程度的抑制,致使微波场下的甲烷氧化偶联反应通常有较低的烯／烷比．     

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ透氧膜反应器在丙烷氧化脱氢反应中的应用

工业上一般采用丙烷热裂解脱氢反应生产丙烯. 该反应通常在高温(＞700 ℃)下进行,催化剂容易积碳. 而且,由于反应受到热力学平衡的限制,丙烯的选择性也不很高. 近年来,以廉价空气和丙烷为原料的丙烷氧化脱氢(PODH)反应为丙烯的生产提供了另外一条途径,且已引起广泛的关注. 在PODH反应中,一般认为晶格氧(O2-)参与丙烷的选择氧化,而其它氧物种(O-,O-2等)导致丙烷的完全氧化[1]. 钙钛矿结构的混合导体透氧膜是同时具有氧离子导电性和电子导电性的一类材料. 在高温下,当膜两侧存在氧浓度梯度时,氧以氧离子的形式通过氧缺陷进行传导,同时以电子的反向传输来完成传输回路[2]. 这种透氧机理使得混合导体透氧膜在理论上对烷烃氧化反应具有一定的催化活性. 作为膜反应器材料,这类混合导体透氧膜已成功地应用于甲烷部分氧化(POM)反应[3]. 但迄今为止,还没有文献报道这种膜反应器在PODH反应中的应用. 组成为Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的钙钛矿膜材料是本研究组开发的一类具有高透氧量、高稳定性的新型透氧膜材料. 本文尝试将该材料制备的膜反应器用于PODH反应,同时研究了PODH反应对膜透氧量的影响.     

SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ混合导体透氧材料的稳定性

利用柠檬酸络合法制备了SrFe(Cu,Ti)O_3-δ混合导体透氧材料。 采用XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM等测试技术考察了材料的稳定性。 结果表明,SrFe_0.7Cu_0.3O_3-δ在低氧压下会发生相分解,产生SrCuO₂杂相,而掺杂Ti后的SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ在低氧压下保持单一的钙钛矿结构。 H₂-TPR和O₂-TPD的测试表明,Ti⁴⁺的掺杂提高了材料的氧脱附起始温度和其它金属离子的还原温度。 SrFe_0.6Cu_0.3Ti_0.1O_3-δ膜在透氧过程中,会有Cu²⁺和Sr²⁺从钙钛矿结构中析出,在原晶粒边界形成新的小晶粒,但这种轻微的组分偏析没有影响到材料的透氧量,此透氧膜在66 h的操作过程中显示了良好的稳定性。