Zigzag煤焦表面异相还原N₂O反应

钟俊¹，高正阳²，丁艺²，余岳溪¹，杨维结²

1. 广东电网有限责任公司电力科学研究院2. 华北电力大学能源动力与机械工程学院

摘 要：采用Zigzag型煤焦表面模型,利用量子化学密度泛函理论研究了煤焦异相还原N₂O的反应机理。首先分析了Zigzag和Armchair碳基模型的差异本质,然后通过热力学分析和动力学分析研究了煤焦异相还原N₂O的反应机理,最后对比分析了Zigzag和Armchair两模型计算结果。研究表明,煤焦异相还原N₂O的反应包括吸附、还原及脱附3个过程,N2的脱附过程是整个反应的决速步。煤焦异相还原N₂O的反应在循环流化床炉温范围内是可自发的放热反应,反应平衡常数大于105,可认为是单向反应。根据决速步理论,Zigzag模型下的反应活化能为66.28 k J/mol,阿累尼乌斯表达式为1.07×1014exp（-7 972.4/T）,Armchair模型下的反应活化能为160.99 k J/mol,阿累尼乌斯表达式为3.99×1015exp（-19 364.0/T）。Zigzag模型下的还原反应活化能小,反应速率常数大,反应更为活跃。两模型计算差异主要是由于Zigzag模型存在未成对电子,化学性质活跃导致的。在涉及碳基反应的理论计算时,应充分考虑计算模型对反应过程研究的影响。

关键词：煤焦;异相还原;N2O;热力学分析;动力学分析;