化學(xué)鏈燃燒中三種載氧體與CO反應(yīng)的密度泛函研究.pdf

1、化學(xué)鏈?zhǔn)饺紵夹g(shù)(CLC)是一種新穎的燃燒技術(shù)。該技術(shù)不僅能提高發(fā)電廠的熱效率，而且在CO2捕捉分離方面有著固有的低能耗優(yōu)勢(shì)，對(duì)CO2氣體的減排具有重要意義，因而逐漸成為能源清潔利用領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。化學(xué)鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)是通過(guò)載氧體來(lái)完成氧的傳遞，因此載氧體本身的物理化學(xué)特性以及載氧體如何與燃料進(jìn)行氧傳遞規(guī)律的揭示顯得尤為重要。本文采用量子化學(xué)密度泛函的理論方法研究了化學(xué)鏈?zhǔn)饺紵夹g(shù)中燃料反應(yīng)器中載氧體與燃料氣體的微觀反應(yīng)機(jī)理。以CO作為燃料

2、，選取氧化鐵、氧化銅和氧化錳三種常見(jiàn)載氧體作為研究對(duì)象。研究表明，當(dāng)CO分子分別靠近三種載氧體表面時(shí)，與表面金屬原子發(fā)生的相互作用最強(qiáng)，原因是CO中C原子的2p軌道與過(guò)渡金屬原子的3d軌道發(fā)生了雜化作用。對(duì)于CO分子在無(wú)氧條件下和載氧體發(fā)生相互作用生成CO2的反應(yīng)機(jī)理則可以歸納為：首先，CO分子與載氧體表面的晶格氧發(fā)生相互作用，通過(guò)生成新的C-O鍵，形成二齒型碳酸鹽物種，該二齒型碳酸鹽物種是CO2的前驅(qū)物種，因此該物種的形成是氧化反應(yīng)得