新規酸素吸着剤としてのペロブスカイト型酸化物の調製と特性評価

新型氧吸附剂钙钛矿型氧化物的制备及表征

基本信息

批准号：
20656104
负责人：
三浦則雄
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、圧力スイング吸着(PSA)法による高効率な酸素製造のために、従来の酸素吸着剤よりも大幅に優れた特性を有している可能性があるペロブスカイト型複合酸化物を新規酸素吸着剤として取り上げた。具体的には、種々の組成のペロブスカイト型酸化物試料を調製し、結晶構造変化、物性評価、酸素吸着条件の最適化を行うことを目的として研究を進め、本年度は以下のような成果を得た。1) 吸着剤試料の調製とそれらの構造・物性評価LaやCoを全く含まない安価な元素を用いたBaFeO_<3-δ>及びSrFeO_<3-δ>を蒸発乾固法により調製した。得られた両試料について酸素吸着破過曲線の測定を行ったところ、SrFeO_<3-δ>試料は700℃付近の高温領域で優れた酸素収着特性を示し、その時の可逆的酸素収着量は約10cm^3/gに達した。一方、BaFeO_<3-δ>試料の場合には、300℃付近の低温領域で6cm^3/g程度の酸素収着量が観察されたため、低温でも比較的良好な酸素収着特性を示すことが分かった。したがって、SrFeO_<3-δ>は高温作動型、BaFeO_<3-δ>は低温作動型酸素吸着剤として分類することができた。2) 酸素収脱着に伴う結晶構造変化の検討SrFeO<3-δ>試料の酸素収脱着に伴う結晶構造変化を、最も大きい酸素収着量が得られた700℃で調べた。その結果、この試料は酸素収着時には立方晶ペロブスカイト型構造を示し、酸素脱着時には斜方晶ブラウンミレライト型構造に可逆的に変化することが分かった。一方、BaFeO_<3-δ>試料についての酸素収脱着に伴う構造変化を300℃において調べた結果、この試料は、酸素収着時には三斜晶ペロブスカイト型結晶構造をとるが、酸素脱着時には単斜晶ブラウンミレライト型構造へと変化することが分かった。以上のように、両試料ともに、酸素の収脱着に伴って結晶構造が可逆的に変化することが確認できた。

在这项研究中，我们开发了一种新型钙钛矿型复合氧化物，其性能明显优于传统的氧气吸附剂，可采用变压吸附（PSA）方法高效生产氧气。具体来说，我们制备了各种成分的钙钛矿型氧化物样品，并进行了研究，目的是检查晶体结构的变化、评估物理性能和优化氧吸附条件。今年，我们获得了以下结果。 1)吸附剂样品的制备及其结构和物理性能的评价BaFeO_<3-δ>和SrFeO_<3-δ>使用不含任何La或Co的廉价元素通过蒸发至干制备。对所得样品的氧吸附穿透曲线进行测量发现，SrFeO_<3-δ>样品在700℃左右的高温区域表现出优异的氧吸附性能，此时的可逆氧吸附量达到约10cm^ 3/克。另一方面，在BaFeO_<3-δ>样品的情况下，在300℃左右的低温区域观察到约6cm^3/g的氧吸附量，表明其表现出相对良好的氧吸附特性即使在低温下我也能理解。因此，SrFeO_<3-δ>可归类为高温操作型氧吸附剂，BaFeO_<3-δ>可归类为低温操作型氧吸附剂。 2)与氧吸附和解吸相关的晶体结构变化的研究在700℃下研究了SrFeO 3-δ 样品与氧吸附和解吸相关的晶体结构变化，在700℃下获得了最大的氧吸附量。结果发现，该样品在氧吸附过程中呈现立方钙钛矿结构，并在氧解吸过程中可逆地转变为斜方钙钛矿结构。另一方面，通过研究BaFeO_<3-δ>样品在300℃下与氧吸附和脱附相关的结构变化，发现该样品在氧吸附过程中采用三斜钙钛矿晶体结构，但发现氧解吸过程中单斜钙钛矿晶体结构转变为结晶褐针石型结构。如上所述，证实了两个样品的晶体结构随着氧的吸附和解吸而可逆地变化。