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CuO与负载间相互作用的密度泛函理论
  • ISSN号:1006-8740
  • 期刊名称:《燃烧科学与技术》
  • 时间:0
  • 分类:TK16[动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51522603).
中文摘要:

通过密度泛函理论(DFT)模拟了不同负载对Cu基氧载体反应性能和抗烧结性能的影响.首先通过DFT模拟计算得出了CuO纳米团簇在4种不同负载(TiO2、ZrO2、CuAl2O4和MgAl2O4)上的吸附能分别为-2.96,eV、-5.14,eV、-4.25,eV和-5.42,eV,其中TiO2的吸附能最低,不利于氧载体颗粒的抗烧结性,但CuO在ZrO2、CuAl2O4和MgAl2O4上的高吸附能有助于抑制氧载体的烧结.通过计算不同负载下团簇释氧过程的能量势垒来比较负载对氧载体释氧性能的影响.结果表明,氧气分子从表面的脱附过程是整个释氧过程的速控步骤.不同负载(TiO2、ZrO2、CuAl2O4和MgAl2O4)下CuO纳米团簇总的释氧能量势垒分别为3.45,eV、3.33,eV、3.28,eV和3.41,eV,其中负载于CuAl2O4的CuO释氧能量势垒最低,反应活性最高.

英文摘要:

Periodical density functional theory(DFT)calculations were conducted to gain an insight into the effectsof different supports(TiO2,ZrO2,CuAl2O4and MgAl2O4)on the Cu-based oxygen carrier performance in termsof reactivity and resistance to sintering.First,the adsorption energies of CuO nanocluster on the four supportswere calculated and they were-2.96,eV,-5.14,eV,-4.25,eV and-5.42,eV,respectively.The adsorption energyof CuO nanocluster on TiO2is the lowest,which is not beneficial to resistance to sintering of oxygen carrier particles.However,the high stability of CuO nanocluster on ZrO2,CuAl2O4and MgAl2O4helps to suppress the tendencytowards sintering.Then,the energy barriers of oxygen release process were examined to evaluate the effectof support on oxygen carrier decomposition reactivity.Results showed that the desorption of O2molecular from theparticle surface was the rate-determining step for all the supported CuO oxygen carriers.The O2desorption energybarriers were3.45,eV(with the support of TiO2),3.33,eV(with ZrO2),3.28,eV(with CuAl2O4)and3.41,eV(withMgAl2O4),respectively.Among these,CuO/CuAl2O4shows higher reactivity due to relatively low energy barrierorder for O2desorption.

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期刊信息
  • 《燃烧科学与技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家科委
  • 主办单位:天津大学
  • 主编:史绍熙
  • 地址:天津市南开区天津大学19教学楼东配楼J413
  • 邮编:300072
  • 邮箱:rskx@tju.edu.cn
  • 电话:022-27406721
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-8740
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1240/TK
  • 邮发代号:6-122
  • 获奖情况:
  • EI收录期刊,1997年在天津市评刊中,评为一级期刊,1999年全国科技期刊高校优秀期刊评比三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,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)
  • 被引量:6908