论文部分内容阅读
采用溶胶凝胶法制备了La0.7Sr0.3FeO3-δ(LSF)混合传导陶瓷粉体以及催化剂La0.6Sr0.4Co0.2Ni0.8O3-δ(LSCN)粉体。采用扫描电镜，X射线衍射仪以及激光粒度仪分别对材料的微观形貌，晶相结构及粒度分布进行了分析，并测定了LSCN粉体对甲烷二氧化碳重整反应的催化性能。结果表明，制备的LSF粉体为单一的钙钛矿结构，高温有助于粉体的晶化，在制备的过程中没有金属离子的流失。溶胶凝胶法制备的LSCN粉体的平均粒度为3.26μm，在800-950℃，LSCN显示了良好的催化性能。在950℃时，甲烷和二氧化碳转化率达到了98％、97%，CO和H2的选择性分别为60%、78%。 应用相转化烧结技术制备了LSF中空纤维透氧膜。考察不同的烧结温度对LSF中空纤维膜的微观形貌、晶相结构、孔隙率、机械强度及透氧性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高，LSF膜内外表面的微孔逐渐减少，晶粒不断长大，晶界明显。LSF中空纤维膜的机械强度随着温度的升高逐渐增加，当烧结温度到1400℃时，膜的机械强度能达到134 MPa。膜的孔隙率和透氧量随着烧结温度的升高逐渐降低。 考察不同吹扫气对LSF中空纤维膜透氧性能的影响。结果表明：以氦气为基准，吹扫气中甲烷和氢气的混入会增加膜的透氧量，而二氧化碳的加入会降低膜的透氧量。但是LSF中空纤维膜在纯CO2吹扫时仍然具有透氧功能。吹扫气不同的物理化学性质对膜的透氧稳定性及微观结构具有不同的影响。在纯CO2和纯He气氛下，膜能保持长时间的透氧稳定性，且膜的微观结构基本没有改变；在纯CH4和纯H2气氛下，膜的稳定性变差，晶体结构改变。950℃时，纯甲烷和纯He气做吹扫气膜的透氧量分别在3.54 mL·cm-2·min-1和1.42 mL·cm-2·min-1，而纯CO2做吹扫气，膜的透氧量仅为0.92 mL·cm-2·min-1。 采用致密的LSF中空纤维膜组装成膜反应器并进行了甲烷二氧化碳催化重整反应，考察了温度、甲烷进料浓度、反应时间、催化剂等对反应的影响。结果表明，随着温度的升高和催化剂的填充，甲烷的转化率，一氧化碳和氢气的选择性都有了比较明显的提高；随着反应时间的延长和甲烷浓度的增加，甲烷的转化率逐渐增加，而一氧化碳和氢气的选择性逐渐降低。在900℃时，甲烷的转化率达到了92%，相应的一氧化碳的选择性和透氧速率分别为36%和6.06 mL·cm-2·min-1。