Состав, структура и реакционная способность при восстановлении водородом композиционных материалов системы α-Fe₂O₃–СaFe₂O₄
View/ Open:
URI (for links/citations):
https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/109513Author:
Юмашев, В.В.
Кирик, Н.П.
Шишкина, Н.Н.
Князев, Ю.В.
Жижаев, А.М.
Соловьев, Л.А.
Yumashev, Vladimir V.
Kirik, Nadezhda P.
Shishkina, Nina N.
Knyazev, Yuriy V.
Zhizhaev, Anatoly M.
Solovyov, Leonid A.
Date:
2019-03Journal Name:
Журнал Сибирского федерального университета. Химия. Journal of Siberian Federal University. Chemistry; 2019 12 (1)Abstract:
В работе изучены композиционные материалы системы α-Fe2O3–CaFe2O4, полученные
методом высокотемпературного твердофазного синтеза из оксидов Са и Fe(III) с вариацией
мольного отношения СаО/Fe2O3 от 0.15 до 1.00. Материалы охарактеризованы методами
рентгеновской дифракции (РФА), сканирующей электронной микроскопии с системой
энергодисперсионного микроанализа (СЭМ-ЭДС) и синхронного термического анализа
(СТА) в режиме термопрограммируемого восстановления водородом (H2-ТПВ). СЭМ-ЭДС –
исследование образцов выявило формирование сложной микроструктуры материала по типу
«ядро-оболочка» с фазой гематита в качестве «ядра». H2-ТПВ образцов позволило установить,
что с увеличением содержания фазы CaFe2O4 (от 33.4 до 97.5 мас. %) наблюдается снижение
вклада низкотемпературных форм решеточного кислорода в областях 350-510 °С (до 2.6 раза)
и 510-650 °С (до 1.7 раза) и рост вклада высокотемпературной формы кислорода в интервале
650-900 °С (до 2 раз). На основе оценки подвижности решеточного кислорода высказано
предположение о перспективности использования полученных композиционных материалов с
содержанием фазы CaFe2O4 более 55.2 мас. % в качестве носителей кислорода в химических
циклических процессах получения синтез-газа In this paper, α-Fe2O3–CaFe2O4 composite materials obtained by high-temperature solid-phase
synthesis from Ca and Fe (III) oxides with varying molar ratio CaO/Fe2O3 in the range 0.15-1.00
were investigated. The materials are characterized by Х-ray diffraction (XRD), scanning electron
microscopy with energy-dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDS) and simultaneous thermal analysis
(STA) in the hydrogen temperature-programmed reduction mode (H2-TPR). SEM-EDS studies of the
specimens were revealed a formation of the “core-shell” type complex microstructure of material
with the hematite phase as the “core”. H2-TPR of the specimens allowed to establish a decrease of the
contribution of low-temperature forms of lattice oxygen in areas of 350-510 °С (up to 2.6 times) and
510-650 °С (up to 1.7 times), and the growth of the contribution of the high-temperature oxygen form
in the range of 650-900 °С (up to 2 times) with an increase in the content of the phase CaFe2O4 from
33.4 to 97.5 wt. %. Relying on the assessment of lattice oxygen mobility, it was suggested, that the
samples with content of CaFe2O4 phase more than 55.4 wt. % are promising for use as oxygen carriers
in chemical looping processes of syngas production