Fe<,2>O<,3>中的晶格氧用于甲烷在熔融盐中的催化燃烧(Ⅰ)催化剂的制备及性能表征

摘要

制备了新鲜的Fe<,2>O<,3>甲烷燃烧催化剂,利用XRD、SEM和TG等分析手段对催化剂的性能进行了表征.并在质量比为1:1的Na<,2>CO<,3>和K<,2>CO<,3>熔融盐中研究了Fe<,2>O<,3>中的晶格氧对甲烷的催化燃烧性能.TG分析表明,Fe<,2>O<,3>与CH<,4>的反应分为两个阶段,第一个阶段从550℃开始,700℃结束,这一阶段里Fe<,2>O<,3>主要被还原成了Fe<,3>O<,4>,第二个阶段从800℃开始,Fe<,2>O<,4>被还原成了FeO和Fe;新生成的铁和低价铁氧化物与空气反应的TG曲线只出现一个增重阶段,从350℃开始质量开始显著增加,最后又重新生成了Fe<,2>O<,3>.在熔融酸盐体系进行的切换反应表明,在熔融盐中Fe<,2>O<,3>中的晶格氧能有效地对甲烷的燃烧过程进行催化,并且失去晶格氧的Fe<,2>O<,3>能与空气反应重新恢复其晶格氧,并且整个反应过程放出的热被储存在熔融盐热载体中,这更有利于甲烷的完全燃烧或部分氧化制合成气.因此,控制合适的反应条件,利用Fe<,2>O<,3>作为催化剂在熔融盐体系里使甲烷完全燃烧或部分氧化制合成气是可能的.