用于太阳能热化学制燃料的镧系和镨系钙钛矿制备及性能研究

本工作采用溶胶凝胶法制备了一系列具有多孔结构的镧系和镨系钙钛矿氧载体材料,其中镧系钙钛矿有La_(0.5)Co_(0.5)MnO_(3)和La1-xSrxMnO_(3)(x=0,0.3,0.5,0.7),镨系钙钛矿有Pr_(1-x)Sr_(x)MnO_(3)(x=0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)。通过扫描电子显微镜和热重分析仪分别对钙钛矿氧载体材料的微观形貌和热化学裂解CO_(2)制CO的性能进行表征与分析,结果表明掺杂Sr的镧系钙钛矿和镨系钙钛矿均可在1000~1300℃内进行还原裂解CO_(2),降低了钙钛矿裂解CO_(2)的温度。通过热重分析和计算钙钛矿氧载体在热化学裂解CO_(2)循环过程中产生O_(2)和CO量。对于LaMnO_(3)的A位掺杂,发现Sr/Co的A位掺杂均增强钙钛矿的还原性能和再氧化性能,O_(2)释放量分别为244.4μmol/g和459.4μmol/g,CO释放量分别为444.7μmol/g和825.1μmol/g。对于LaMnO_(3)和PrMnO_(3)钙钛矿的A位Sr掺杂,不同Sr掺杂量的钙钛矿裂解CO_(2)性能影响不同,实验证明掺杂70%Sr的La_(0.3)Sr_(0.7)MnO_(3)和Pr_(0.3)Sr_(0.7)MnO_(3)钙钛矿O_(2)释放量最高,分别为328.8μmol/g和316.7μmol/g,CO释放量最高,分别为663.4μmol/g和600.6μmol/g。Sr掺杂的镨系和镧系钙钛矿材料降低了热化学裂解CO_(2)的反应温度,且具有良好的再氧化稳定性。本工作为高温下钙钛矿裂解CO_(2)制燃料技术研究提供了实验基础。