锆掺杂铜基氧载体释氧性能实验与机理

《锆掺杂铜基氧载体释氧性能实验与机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第40卷第11期煤炭学报Vol．40No．112015年11月JOUＲNALOFCHINACOALSOCIETYNov．2015程浩，王敏俊，刘晶．锆掺杂铜基氧载体释氧性能的实验与机理［J］．煤炭学报，2015，40(11):2727－2732．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2015．8015ChengHao，WangMinjun，LiuJing．ExperimentalandmechanismstudyonO2desorptionabilityofZr-dopedCu-basedoxygencarriers［J］．JournalofChinaCoalSociety，2

2、015，40(11):2727－2732．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2015．8015锆掺杂铜基氧载体释氧性能的实验与机理程浩，王敏俊，刘晶(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要:为了提高铜基氧载体的释氧性能，采用溶胶凝胶－燃烧法制备了一系列锆掺杂的铜基氧载体并进行了实验研究。通过XＲD、SEM、BET、固定床实验等手段研究了锆掺杂对铜基氧载体物相结构、表面形貌、释氧性能和循环反应性能的影响。实验结果表明:锆离子能够进入氧载体晶格形成固溶体;掺杂锆能提高铜基氧载体的比表面积，细化其晶粒;掺杂锆的铜基氧载体，释氧量和释氧性能得到提高;掺杂8%Z

3、r的铜基氧载体在多次循环实验中表现出较好的稳定性。量子化学的密度泛函理论计算结果表明:Zr掺杂能有效降低氧化铜释氧反应的活化能垒，提高其释氧能力，与实验结果吻合。关键词:铜基氧载体;锆掺杂;化学链氧解耦;密度泛函理论中图分类号:TK16文献标志码:A文章编号:0253－9993(2015)11－2727－06ExperimentalandmechanismstudyonO2desorptionabilityofZr-dopedCu-basedoxygencarriersCHENGHao，WANGMin-jun，LIUJing(StateKeyLaboratoryofCoalCombusti

4、on，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract:ToenhancetheperformanceofCu-basedoxygencarriers，aseriesofZr-dopedCu-basedoxygencarrierswerepreparedbythesol-gelcombustionmethodandstudiedbyexperiments．TheeffectsofdopingZronsurfacetopog-raphy，phasestructureandoxygendesorptionwe

5、reinvestigatedbyXＲD，SEM，BET，andfixedbedexperiment．Theex-perimentalresultsindicatethatZrioncanenterthecrystallatticeofoxygencarriertoformasolidsolution．Theaddi-tionofZrenlargesthespecificsurfaceareaandrefinesthegrains．TheZr-dopedCu-basedoxygencarriershavehighoxygenreleasecapacityandoxygendesorption

6、reactionrates．The8%Zr-dopedCu-basedoxygencarriershavehighcyclicstabilityincyclicoperation．DensityfunctionaltheoreticalcalculationshowsthattheZr-dopedCuOhaslowerenergybarrierforoxygendesorptioncomparedwiththepureCuO，thusfacilitatingtheoxygenreleaseofCuO，whichagreeswiththeexperimentalresults．Keyword

7、s:Cu-basedoxygencarriers;Zr-doping;chemicalloopingwithoxygenuncoupling;densityfunctionaltheory［1］化学链氧解耦(chemicalloopingwithoxygen中，氧载体MeOx在燃料反应器中释放出氧气，燃料与uncoupling，CLOU)为基于化学链概念(chemicalloo-释放的气态氧反应，产生CO2和水蒸气;释氧