以CeO2为载体的Fe基载氧体与CO反应机理模拟
穆林1
孙萌1
张彬1
尚妍1
东明1
陈建标2
霍兆义3
1.大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室,辽宁大连 1160242.南京工业大学能源科学与工程学院,江苏南京 2118163.辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山 114051
摘要：化学链燃烧技术是一种新型的近"零碳"排放燃烧技术,载氧体在化学链燃烧反应过程中发挥着载氧和传热的双重作用.以活性催化组分为载体,通过调谐微观结构提高Fe基载氧体的反应性能是目前化学链领域的研究热点之一.基于密度泛函理论,以CeO2为活性催化载体,对Fe基载氧体进行催化调谐.通过优化构建组合物模型,系统分析了组合物模型中Fe2O3团簇不同点位吸附CO的态密度、吸附能、差分电荷密度和活化能等电子结构特性参数.研究结果表明,Fe2O3团簇的电子向CeO2(111)表面转移,Fe2O3团簇的吸附能为-3.92 eV,Fe2O3团簇与CeO2(111)表面稳定结合;态密度(DOS)分析发现负载后的Fe2O3团簇p和d轨道在-8～0 eV电子向费米能级方向迁移,表明吸附作用增强.Fe2O3团簇p和d轨道中电子减少,现存电子向高能级跃迁,Fe2O3团簇电子活性增强,CO分子在Fe2O3/CeO2复合载氧体的Fe2O3团簇3个吸附位反应的活化能均降低.此外,CeO2(111)增强了 CO在Fe2O3团簇Fe顶位的吸附作用,吸附能由-0.33 eV增至-1.78 eV;同时,削弱了在O顶位的过强吸附作用,吸附能由-2.69 eV降至-2.32 eV,有利于后期CO2分子脱离Fe2O3团簇表面,从而有效调谐Fe2O3团簇整体对CO的吸附效果,为Fe基载氧体的设计制备和优化调谐提供理论指导.
关键词：Fe基载氧体CeO2载体密度泛函理论一氧化碳催化
分类号：TQ534(煤化学及煤的加工利用)TK01(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(52176179)江苏省高等学校自然科学研究资助项目(21KJB470004)
论文发表日期：2024-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 114-122 )
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