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高指数晶面结构氧化铁化学链燃烧反应活性及深层还原反应机理(英文)
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]华北电力大学可再生能源学院,生物质发电成套设备国家工程实验室,北京102206
  • 相关基金:supported by the National Natural Science Foundation of China(51106051); 111 Project,China(B12034); Fundamental Research Funds for the Central Universities,China(2014MS36,2014ZD14)
中文摘要:

采用密度泛函理论计算和实验研究形貌可控制备氧化铁作为高效载氧体用于化学链燃烧的可行性.首先从理论上对比分析Fe2O3高指数晶面[104]和低指数晶面[001]的反应活性及深层还原反应机理.表面反应结果显示,Fe2O3[104]氧化CO的反应活性远高于Fe2O3[001],Fe2O3[104]被还原成为低价的铁氧化物或单质,这些低价的铁氧化物或单质可被O2氧化再生.载氧体和CO深层反应结果显示Fe2O3[104]可被CO彻底还原成Fe单质,Fe2O3[104]释放氧能力强,反应活性高;而Fe2O3[001]还原到一定程度后反应能垒高,抑制表面进一步还原,释放氧能力有限.最后,实验结果进一步证明了Fe2O3[104]作为载氧体用于化学链燃烧的高反应活性及稳定性.

英文摘要:

The possibility of morphological control of iron oxide as an oxygen carrier for chemical looping combustion was investigated using density functional theory and experiment. First, we calculated the reactivity of Fe2O3 with high-index facets [104] and low-index facets [001], as well as the deep reduction reaction mechanism of these two facets. Surface reaction results show that the activity of Fe203[104] for oxidizing CO is greater than that of Fe203[001]. Fe2O3[104] was reduced into iron oxide at lower oxidation state or into iron, which could then be regenerated after being oxidized by O2. The deep reduction reaction mechanism between oxygen carrier and CO shows that Fe203O104] can be completely reduced into Fe, and Fe203[104] exhibits high oxygen transfer ability. However, Fe203[001] can only be reduced to a limited extent, with a high energy barrier preventing further reduction, while it also exhibits limited oxygen transfer capacity. Results of experiments further verify the high reactivity and stability of Fe203[104].

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781