CN114774165B - 氧解耦载氧体、制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种氧解耦载氧体、制备方法和应用，本公开中氧解耦载氧体包括：Ca2Fe2O5基质；掺杂到Ca2Fe2O5基质上的Mn元素，氧解耦载氧体的分子式如下：Mn/Ca2Fe2O5，其中，Mn、Ca和Fe的摩尔比为1：1：1～2：1：1。本公开提供的氧解耦载氧体的制备方法，包括：S1、将硝酸铁、硝酸钙和硝酸锰混合并配置成硝酸盐溶液；S2、将络合剂加入到硝酸盐溶液中，并加入调节溶液pH，经加热形成凝胶；S3、将烘干后的凝胶在第一预设温度下进行煅烧使硝酸盐分解，再升温至第二预设温度进行煅烧，得到Mn/Ca2Fe2O5载氧体。本公开还提供了氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化的应用。
Description
技术领域
本公开属于能源化工与材料技术领域，尤其涉及一种氧解耦载氧体、制备方法和应用。
背景技术
由于以煤炭资源为主的化石能源的大量消耗，引起了严重的环境污染问题和资源紧缺问题。厌氧发酵技术是一种极具应用前景的生物质利用技术，它可以在处理固体废物解决环境污染问题的同时还能获取清洁的沼气能源。但是，沼渣作为厌氧发酵的副产物，因其存在的量大、难处理的问题，严重限制了厌氧发酵行业的发展。虽然沼渣被认为可以用作有机肥料，但由于其具有运输成本高、剂量可控性差等缺点，通常不适合大规模的应用。
气化技术可以以生产合成气的方式，在很好地利用固废中的有机质的同时实现固废的高效处理，因此气化技术被广泛应用于石油、化工等领域。同时沼渣中的钾等微量元素对气化有一定的催化作用，可以加快反应，因此利用气化技术来处理沼渣具有重大的现实意义。但是传统的气化方式存在很大的局限性，例如：采用空气作为气化介质会带入大量N2导致合成气热值降低；采用纯氧或水蒸气作为气化介质会使工艺复杂化，并且空气分离器等设备的需求会大大增加合成气生产的成本。因此，迫切需要开发一种新型的方法来处理和利用沼渣，以推动沼气工程的发展。
化学链气化(chemical looping gasification，CLG)是一种新兴的气化方式，利用载氧体中的晶格氧作为气化介质代替传统的气化剂，向燃料提供气化反应所需的氧。化学链气化在克服传统气化的局限性的同时，通过载氧体携带其再生时放出的热量为沼渣气化提供能量，实现热能的梯级利用。并且载氧体作为金属氧化物，在提供晶格氧的同时具备一定的催化作用，可以在炉内实现催化气化和焦油裂解。鉴于上述优势，沼渣化学链气化技术作为沼渣高效处理和资源化利用的有效途径具有广阔的应用前景。
化学链气化***由燃料反应器、空气反应器和载氧体组成。其中载氧体作为媒介，在燃料反应器和空气反应器之间进行循环。载氧体的性能直接影响了整个化学链气化的运行和气化效果。因此载氧体的制备与优化是化学链气化技术的核心和关键。Ca-Fe基载氧体由于具备较强的H2选择性和焦油催化性能，成为化学链气化技术的热门载氧体，但是Ca-Fe基载氧体参与的化学链气化中存在产物CO2浓度高、气化效率偏低、气体产量不理想等缺陷。为了实现厌氧发酵副产物沼渣的快速减量以及高附加值的利用，开发新型、高效的载氧体是亟待研究解决的。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本公开提供了一种氧解耦载氧体、制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题。
为了解决上述技术问题，作为本公开的一个方面，本公开提供了一种氧解耦载氧体，包括：
Ca2Fe2O5基质；
掺杂到上述Ca2Fe2O5基质上的Mn元素，
上述氧解耦载氧体的分子式如下：
Mn/Ca2Fe2O5，
其中，Mn、Ca和Fe的摩尔比为1：1：1～2：1：1。
在其中一个实施例中，上述Mn元素均匀负载在上述Ca2Fe2O5基质的表面和体相中。
在其中一个实施例中，上述氧解耦载氧体包含介于晶格氧与吸附氧之间的活性氧。
作为本公开的另一个方面，还提供了一种氧解耦载氧体的制备方法，包括：
S1、将硝酸铁、硝酸钙和硝酸锰混合并配置成硝酸盐溶液；
S2、将络合剂加入到上述硝酸盐溶液中，并加入调节溶液pH，经加热形成凝胶；
S3、将烘干后的上述凝胶在第一预设温度下进行煅烧使硝酸盐分解，再升温至第二预设温度进行煅烧，得到Mn/Ca2Fe2O5载氧体。
在其中另一个实施例中，上述硝酸盐溶液中锰离子、钙离子和铁离子的摩尔比为1：1：1～2：1：1；
上述络合剂为柠檬酸，柠檬酸与硝酸盐中金属离子的摩尔比为1:1～1：2。
在其中另一个实施例中，S2中上述调节溶液pH值范围包括：将pH值调节到1～2。
在其中另一个实施例中，
上述第一预设温度范围包括：500～600℃；
上述第一预设温度煅烧时间范围包括：0.5～1.5h；
上述第二预设温度范围包括：850～950℃；
上述第二预设温度的煅烧时间范围包括：1～3h。
在其中另一个实施例中，还包括将煅烧后的载氧体研磨成粉末至粒径小于0.2nm。
作为本公开的又一个方面，还提供了一种氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化的应用。
在其中另一个实施例中，将沼渣与上述氧解耦载氧体相混合，在600～1000℃的温度下进行沼渣化学链气化反应，制备以H2和CO为主要成分的合成气。
基于上述实施例可知，本公开提供的一种氧解耦载氧体、制备方法和应用，至少包括以下之一的有益效果：
(1)在本公开的实施例中，将Mn元素掺杂到载氧体Ca2Fe2O5基质中，可以将载氧体Ca2Fe2O5中的晶格氧转变为介于晶格氧和吸附氧之间的一种活性氧，从而使其具有温和的氧解耦性能。
(2)在本公开实施例中，本公开提供的氧解耦载氧体的制备方法简单、原料廉价易得。
(3)在本公开实施例中，本公开提供的氧解耦载氧体具有较快的吸氧速率，远高于其释放氧的速率，且具有良好的循环稳定性和活性。
附图说明
图1是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1中非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱全谱图；
图2A是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的O1s图；
图2B本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和比较例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的Fe 2p图；
图3是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的Mn 2p 3/2图；
图4是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的程序升温还原图；
图5是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1中非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5经过5次氧解耦和再生的热重曲线图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
基于当前的Ca-Fe基载氧体参与化学链气化反应时存在的缺陷和化学链氧解耦技术在化学链燃烧领域的广泛地应用，本公开利用氧解耦载氧体修饰Ca-Fe基载氧体并应用到化学链气化，提供了一种提高Ca-Fe基载氧体性能的有效方法。氧解耦载氧体可以在一定温度和氧分压下将晶格氧释放成氧气，将传统载氧体的晶格氧与燃料之间的固-固反应转变成分子氧与燃料间的气-固反应，从而促进焦油和焦炭的裂解，强化气化反应效果。
Mn、Cu和Co基载氧体均具备一定的氧解耦能力，其中，Cu基载氧体由于具有极强的氧解耦能力被广泛地应用于化学链燃烧中，但其极强的氧化性以及极高的氧解耦速率在化学链气化中会引起合成气过氧化，从而降低合成气的品质。Co基载氧体与碳的反应是吸热反应，这会导致燃料反应器温度下降，从而影响载氧体的氧解耦性能，降低燃料反应器中的氧气分压。Mn基载氧体是一种适配于化学链气化的温和氧解耦性能，且其具有较低的氧解耦温度。除此之外，Mn基载氧体还具备无毒、价格低、机械强度高、较高活性等特点。基于Mn元素和Ca-Fe基载氧体的优点，本公开提供了一种Mn/Ca2Fe2O5氧解耦载氧体及其制备方法和应用。
根据本公开的实施例，氧解耦载氧体包括：Ca2Fe2O5基质；掺杂到Ca2Fe2O5基质上的Mn元素，氧解耦载氧体的分子式如下：Mn/Ca2Fe2O5，其中，Mn、Ca和Fe的摩尔比为1：1：1～2：1：1。
通过本公开的实施例，将Mn、Ca、Fe的比例限定在此范围内所制备出的氧解耦载氧体具有适配化学链气化的温和缓慢的氧解耦能力，其中，Mn/Ca2Fe2O5的温和缓慢的氧解耦能力是代表Mn/Ca2Fe2O5载氧体的释氧量<2％，且Mn/Ca2Fe2O5载氧体的释放氧气的时间远长于再生的时间。
根据本公开的实施例，Mn元素均匀负载在Ca2Fe2O5基质的表面和体相中。
根据本公开的实施例，氧解耦载氧体包含介于晶格氧与吸附氧之间的活性氧。
通过本公开的实施例，利用Mn的氧解耦性能可以将载氧体中的晶格氧中的氧气释放出来，从而使载氧体具有氧解耦性能。
根据本公开的实施例，氧解耦载氧体的制备方法包括：S1、将硝酸铁、硝酸钙和硝酸锰混合并配置成硝酸盐溶液；S2、将络合剂加入到硝酸盐溶液中，并加入调节溶液pH，经加热形成凝胶；S3、将烘干后的凝胶在第一预设温度下进行煅烧使硝酸盐分解，再升温至第二预设温度进行煅烧，得到Mn/Ca2Fe2O5载氧体。
根据本公开的实施例，步骤S1中的硝酸铁、硝酸钙和硝酸锰分别为Fe(NO3)3·9H2O、Ca(NO3)2·4H2O和Mn(NO3)2·4H2O。
根据本公开的实施例，硝酸盐溶液中锰离子、钙离子和铁离子的摩尔比为1：1：1～2：1：1。
根据本公开的实施例，络合剂为柠檬酸，柠檬酸与硝酸盐中金属离子的摩尔比为1:1～1：2。
根据本公开的实施例，S2中调节溶液pH值范围包括：将pH值调节到1～2。
通过本公开的实施例，在硝酸盐溶液中加入络合剂先使溶液变成溶胶，再用氨水将溶液pH值调节到1至2，进而形成凝胶。如果溶液的pH值过高容易导致沉淀形成，如果溶液pH值过低将导致金属离子的络合效果变差，不易形成凝胶。
根据本公开的实施例，第一预设温度范围包括：500～600℃，其中，第一预设温度可选为500、550、600℃等；第一预设温度煅烧时间范围包括：0.5～1.5h，可选为0.5、1、1.5h等；第二预设温度范围包括：850～950℃，可选为850、900、950℃等；第二预设温度的煅烧时间范围包括：1～3h，可选为1、2、3h等；煅烧的升温速率可选为10℃/min。
通过本公开实施例中的方法，将Fe(NO3)3·9H2O、Ca(NO3)2·4H2O和Mn(NO3)2·4H2O混合并配制成硝酸盐溶液。用柠檬酸作为络合剂加入到硝酸盐溶液中，用氨水将溶液的pH调节到1～2，并在70℃的水浴下加热并持续搅拌至凝胶形成。接着，将得到的凝胶在先在500～600℃下煅烧使硝酸盐充分分解，再升温至850～950℃进行第二次煅烧可以使载氧体活化。而且本公开所采用的氧解耦载氧体的制备方法较为简单，原料廉价易得。
根据本公开的实施例，将煅烧后的载氧体研磨成粉末至粒径小于0.2nm。
通过本公开的实施例，将烘干后的凝胶先在第一预设温度下进行煅烧可以将凝胶中的硝酸盐充分分解，去除硝酸根离子；然后在第二预设温度下进行第二次煅烧可以活化载氧体，使其具备氧解耦性能。将煅烧后的载氧体研磨成粒径小于0.2mm的颗粒，便于氧解耦载氧体与有机废弃物(沼液)混合均匀、充分接触，提高化学链气化反应的气化效果。
根据本公开的实施例，采用上述的方法制备的氧解耦载氧体可以用于沼渣化学链气化反应，制备以H2和CO为主要成分的合成气。
根据本公开的实施例，在氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化的反应中，将沼渣与氧解耦载氧体的质量比设定在1：1～1：2，设定在此范围内载氧体可以与沼渣充分反应，且具有较高的经济效益。
根据本公开的实施例，在氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化的反应中，在反应前预先将反应器温度加热至反应温度600～1000℃，并通入氮气保证反应器内的惰性气氛。
通过本公开的实施例，利用氧解耦载氧体在一定温度和氧分压的条件下可以将晶格氧释放成氧气，释放出的氧气可以参与沼气化反应，将传统载氧体的晶格氧与燃料之间的固-固转变成气-固反应，提高了反应速率，可以实现沼渣的快速减量以及高品质合成气的生产。
根据本公开的实施例，反应后的氧解耦载氧体可以在含氧气氛下进行再生，再生后的氧解耦载氧体还可以循环利用，其中氧解耦载氧体的再生温度优选800℃，气氛优选空气气氛。
为了使本公开的目的、技术方案和效果更加清楚，以下结合具体的实施例和附图对本公开作进一步的说明。需要说明的是，所列举的实施例只用于解释本公开，并非用于限定本公开的范围。
本公开选取的沼渣取自北京市的餐厨垃圾厌氧消化厂，为化学链气化的原料，经烘干、粉碎和筛分至粒径小于0.2nm。沼渣的工业分析、元素分析和低位热值见表1。
表1.沼渣的工业分析、元素分析和低位热值(LHV)
实施例1
采用溶胶-凝胶燃烧法制备氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5(简称MCF)，具体步骤如下：
分别将17.52g Mn(NO3)2·4H2O、12.16g Ca(NO3)2·4H2O和28.20g Fe(NO3)3·9H2O按阳离子1:1:1的比例溶解于100mL去离子水中搅拌至完全溶解，作为含金属离子的硝酸盐前驱体溶液。接着，按照1:1的柠檬酸添加量与硝酸盐中金属离子添加量的摩尔比，向硝酸盐前驱体溶液中加入40.24g柠檬酸作为络合剂。缓慢地加入氨水，边滴加边搅拌至溶液的pH调节为2，并在70℃的水浴下加热溶液并持续搅拌至形成聚合的凝胶。将所得的湿凝胶置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24小时，至烧杯内湿凝胶变为干凝胶。将干凝胶取出置于管式炉中，将干凝胶先在500℃下煅烧1小时使硝酸盐充分分解，再以10℃/min的升温速率将温度升至900℃，并在900℃下煅烧2小时活化载氧体。将煅烧后的载氧体冷却至室温后，并磨成粉末至粒径小于0.2nm得到最终粉末状产物，即氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5。
将沼渣在鼓风干燥箱中以105℃的温度烘干24h。将实施例1中方法制备的氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5与烘干后的沼渣均匀混合，其中，沼渣与Mn/Ca2Fe2O5的质量比为1:1。并预先将化学链气化反应器温度加热至700℃，并且通入氮气保证反应器内的惰性气氛。然后将燃料(沼渣和氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5)推入燃料反应器中进行气化。待反应完毕后，向空气反应器内通入空气，其温度维持在800℃，将反应后的Mn/Ca2Fe2O5进行氧化再生。之后向反应器中添加沼渣持续进行化学链气化。实施例1中的氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化反应的结果见表2。
表2.基于氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
实施例2
实施例2中的氧解耦载氧体采用与实施例1中相同的制备方法，唯一不同的是将实施例2中化学链气化反应器的温度加热至800℃，其余操作与实施例1相同。实施例2中氧解耦载氧体的沼渣化学链气化反应的结果见表3。
表3.基于温和氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
实施例3
实施例3中的氧解耦载氧体采用与实施例1中相同的制备方法，唯一不同的是实施例3中化学链气化反应器的温度加热至900℃，其余操作与实施例1相同。实施例3中氧解耦载氧体的沼渣化学链气化反应的结果见表4。
表4.基于温和氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
对比例1
采用溶胶-凝胶燃烧法制备非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5(简称CF)，具体步骤如下：
分别将19.22g Ca(NO3)2·4H2O和44.58g Fe(NO3)3·9H2O按阳离子1:1的比例溶解于100mL去离子水中搅拌至完全溶解，作为含金属离子的硝酸盐前驱体溶液。接着，按照1:1的柠檬酸添加量与硝酸盐中金属离子添加量的摩尔比，向硝酸盐前驱体溶液中加入42.41g柠檬酸作为络合剂。缓慢地加入氨水，边滴加边搅拌至溶液的pH调节为2。在70℃的水浴下加热溶液并持续搅拌至形成聚合的凝胶。将所得的湿凝胶置于105℃的鼓风干燥箱中干燥24小时，至烧杯内湿凝胶变为干凝胶。将干凝胶取出置于管式炉中，将干凝胶先在500℃下煅烧1小时使硝酸盐充分分解，再以10℃/min的升温速率将温度升至900℃，并在900℃下煅烧2小时活化载氧体。将煅烧后的载氧体冷却至室温后，并磨成粉末至粒径小于0.2nm得到最终粉末状产物，即非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5。
将沼渣在鼓风干燥箱中以105℃的温度烘干24h。将对比例1中方法制备的非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5与烘干后的沼渣均匀混合，其中，沼渣与Ca2Fe2O5的质量比为1:1。并预先将反应器温度加热至700℃，并且通入氮气保证反应器内的惰性气氛。然后将燃料(沼渣和非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5)推入燃料反应器中进行气化。待反应完毕后，向空气反应器内通入空气，其温度维持在800℃，将反应后的Ca2Fe2O5进行氧化再生。之后向反应器中添加沼渣持续进行化学链气化。对比例1中氧解耦载氧体的沼渣化学链气化反应的结果见表5。
表5.基于非氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
对比例2
对比例2中的非氧解耦载氧体采用与对比例1中相同的制备方法，唯一不同的是对比例2中化学链气化反应器的温度加热至800℃，其余操作与对比例1相同。对比例2中氧解耦载氧体的沼渣化学链气化反应的结果见表6。
表6.基于非氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
对比例3
对比例3中的非氧解耦载氧体采用与对比例1中相同的制备方法，唯一不同的是对比例3中化学链气化反应器的温度加热至900℃，其余操作与对比例1相同。对比例3中氧解耦载氧体的沼渣化学链气化反应的结果见表7。
表7.基于非氧解耦载氧体的沼渣化学链气化的实施结果
图1是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1中非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱全谱图。
如图1所示，Mn/Ca2Fe2O5(MCF)中主要包含Fe、Mn、O、Ca，说明Mn元素成功的掺杂到Ca2Fe2O5基质中；而对于非氧解耦载氧体中主要只含有Fe、O、Ca等元素。
图2A是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的O1s图。
如图2A所示，实施例1中的氧解耦体Mn/Ca2Fe2O5中晶格氧结合能较Ca2Fe2O5中晶格氧结合能向左偏移了0.6eV，说明Mn/Ca2Fe2O5中氧的活性强于Ca2Fe2O5氧的活性，说明本公开实施例1中氧解耦载氧体可以将晶格氧释放成氧气。从图2A中也可以看出，因Mn元素的掺杂，使得Ca2Fe2O5中的晶格氧转变成一种介于吸附氧和晶格氧之间的一种活性氧，在一定条件下这种活性氧可以表现出氧解耦性能，当结合能越高时，氧化性越强，越有助于化学链气化反应的进行。
图2B是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和比较例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的Fe 2p图。
如图2B所示，可知Ca2Fe2O5中的Fe元素主要是以Fe2+和Fe3+的形式存在。
图3是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5的x射线光电子能谱的Mn 2p 3/2图。
如图3所示，实施例1中的Mn元素在氧解耦载氧体中主要是以Mn4+和Mn3+的形式存在。
图4是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5的程序升温还原图。
如图4所示，在程序升温还原图中的低温段氢气的还原峰面积更大，说明具有更强的氧化性，而实施例1的氧解耦载氧体在低温段就具有更大的还原峰，说明氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5具有较强的氧化性。
图5是本公开实施例1氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和对比例1中非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5经过5次氧解耦和再生的热重曲线图。
用热重反应器模拟惰性气体以探究氧解耦载氧体和非氧解耦载氧体在反应过程重的失重，再用空气(含氧气)对失重后的氧解耦载氧体和非氧解耦载氧体再生。如图5所示，在前10min内氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5和非氧解耦载氧体Ca2Fe2O5都出现失重现象，这部分失重是载氧体中吸附组分导致的。在惰性气体Ar氛围下，Mn/Ca2Fe2O5在不断的失重，说明Mn/Ca2Fe2O5在反应过程中释放出了氧气，释放氧气量小于2％(通过质量损失计算)，代表Mn/Ca2Fe2O5载氧体具有氧解耦性能；而对比例中Ca2Fe2O5在反应过程中没有明显的失重，说明其不具有氧解耦性能。接着，将反应后的Mn/Ca2Fe2O5和Ca2Fe2O5中通入空气(含氧气)，具有氧解耦性能的Mn/Ca2Fe2O5在富氧的条件下会吸附氧气使其再生，而不具有氧解耦性能的Ca2Fe2O5在富氧的条件下没有明显的变化。从图5中也可以看出本公开提供的氧解耦载氧体具有较快的吸氧速率，远高于其释放氧气的速率，进而使其再生的速度较快，以及因Mn/Ca2Fe2O5载氧体的释放氧气的时间大于再生的时间也有利于实际应用中通过化学链气化反应制备合成气。另外，经过连续5次的氧解耦和再生后发现，利用本公开提供的方法所制备出的氧解耦载氧体Mn/Ca2Fe2O5的质量没有明显损失，并且其氧解耦性能具有较高的稳定性，因此具备良好的循环使用性。
需要说明的是，图5中的温度为热重反应器中的反应温度，利用此温度来模拟化学链气化反应的温度和载氧体再生时所用的温度。
当Mn/Ca2Fe2O5中Mn、Ca和Fe的摩尔比大于2：1：1时，随着Mn含量的增加，Mn/Ca2Fe2O5载氧体氧化性的增强，在化学链气化反应中的CO和H2在一定程度上会转化成CO2，导致CO和H2产率的降低，CO2产率的增高，降低合成气的品质。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种氧解耦载氧体，用于沼渣化学链气化的应用，所述氧解耦载氧体包括：
Ca2Fe2O5基质；
掺杂到所述Ca2Fe2O5基质上的Mn元素，
所述氧解耦载氧体的分子式如下：
Mn/Ca2Fe2O5，
其中，Mn、Ca和Fe的摩尔比为1：1：1～2：1：1；
所述Mn元素均匀负载在所述Ca2Fe2O5基质的表面和体相中，并且所述氧解耦载氧体包含介于晶格氧与吸附氧之间的活性氧。
2.一种权利要求1所述的氧解耦载氧体的制备方法，包括：
S1、将硝酸铁、硝酸钙和硝酸锰混合并配置成硝酸盐溶液；
S2、将络合剂加入到所述硝酸盐溶液中，并加入调节溶液pH，经加热形成凝胶；
S3、将烘干后的所述凝胶在第一预设温度下进行煅烧使硝酸盐分解，再升温至第二预设温度进行煅烧，得到Mn/Ca2Fe2O5载氧体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述硝酸盐溶液中锰离子、钙离子和铁离子的摩尔比为1：1：1～2：1：1；
所述络合剂为柠檬酸，柠檬酸与硝酸盐中金属离子的摩尔比为1:1～1：2。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，S2中所述调节溶液pH值范围包括：将pH值调节到1～2。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述第一预设温度范围包括：500～600℃；
所述第一预设温度煅烧时间范围包括：0.5～1.5h；
所述第二预设温度范围包括：850～950℃；
所述第二预设温度的煅烧时间范围包括：1～3h。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括将煅烧后的载氧体研磨成粉末至粒径小于0.2nm。
7.一种采用权利要求1中任一项所述的氧解耦载氧体用于沼渣化学链气化的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，包括：
将沼渣与所述氧解耦载氧体相混合，在600～1000℃的温度下进行沼渣化学链气化反应，制备以H2和CO为主要成分的合成气。
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