氧空位对MnFe2O4载氧体吸附氧化Hg0的影响机制
胡晨烨1,马晶晶1,*,郭庆杰1,*
1 宁夏大学 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,化学化工学院,化学国家级实验教学示范中心,宁夏 银川,750021
Tel:13986940198;Email:Hu13986940198@163.com
摘要:煤中汞元素在化学链燃烧过程中大部分以Hg
0和Hg
2+的气态形式释放出来,载氧体作为化学链燃烧中传递氧和热量的载体,同时还具备着吸附氧化Hg
0的能力而受到广泛研究。尖晶石构型的MnFe
2O
4载氧体就是典型代表,本文基于第一性原理的方法研究还原过程中氧空位对MnFe
2O
4载氧体吸附氧化Hg
0的影响。结果表明Hg
0在MnFe
2O
4(100)表面的Fe端为较强的物理吸附,Mn端为较弱的化学吸附,氧空位的存在促进的Hg
0的吸附。差分电荷密度以及布局分析的结果显示当MnFe
2O
4(100)表面存在氧空位时,Hg
0得到更多来自载氧体转移的电荷;态密度的结果显示,氧空位的存在增强了Hg
0与载氧体的共振作用。过渡态的结果显示Hg
0在MnFe
2O
4(100)表面的氧化机理为Mars-van Krevelen mechanism机理,即气态的Hg
0先吸附在载氧体表面成为吸附态,随后与载氧体表面的晶格氧发生反应变为HgO,氧空位的存在降低了Hg
0氧化的反应能垒。
关键字:化学链,MnFe
2O
4,氧空位,Hg
0
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