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硅酸盐学报2025年第09期:含花状CeO_2涂层氧化铝多孔陶瓷的制备及燃烧特性

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作者:韩易滔;梁雄;李亚伟;潘丽萍;李江涛;杜建国;Sung-Soo RYU;

单位:武汉科技大学,先进耐火材料全国重点实验室,高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心;中科院理化技术研究所;佛山仙湖实验室,国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室;韩国陶瓷工程技术研究所;

摘要:多孔介质燃烧具有燃烧效率高、污染物排放低和清洁利用低热值燃料的特点,对当前高温工业的节能降碳意义重大。针对高温多孔介质燃烧用氧化铝多孔陶瓷表面辐射效率低的问题,首先采用低温共沉淀法制备具有特殊花状结构的氧化铈(CeO_2)粉末,再结合浆料喷涂工艺在氧化铝多孔陶瓷表面形成高辐射、高催化活性的CeO_2涂层。结果表明:以NH_4HCO_3和Ce(NO_3)_3·6H_2O为原料,通过共沉淀法和500℃热处理能分别制备出具有花瓣结构的花状CeO_2前体和花状CeO_2。同普通CeO_2相比,花状CeO_2具有更大的比表面积、更高的表面活性氧比例。所制备的花状CeO_2涂层因具有发达的花瓣孔隙和微孔结构,能将红外发射率由0.52提升至0.71。相比于负载普通CeO_2涂层的多孔陶瓷燃烧器,负载花状CeO_2涂层多孔陶瓷燃烧器表面温度最高提升至1032.6℃,加热速率由32.38℃/min提升到41.81℃/min,CO排放仅为4.58 mg/m~3,NO_x排放低至0.19 mg/m~3,贫燃极限拓宽至3.5%(体积分数)。

关键词:氧化铝多孔陶瓷;花状氧化铈涂层;红外辐射;燃烧特性

基金资助:国家自然科学基金(U22A20127); 湖北省重点研发计划项目(2023BCB100)