杂质对电石渣碳捕集性能影响的密度泛函分析Effect of impurities on carbon capture performance of calcium carbide slag: density functional analysis
熊亚选,高梓靖,何苗,王辉祥,吴玉庭,张灿灿,丁玉龙
摘要(Abstract)：
电石渣应用于固碳等的研究主要在宏观层面，微观角度揭示电石渣固碳机理的研究较少，电石渣中各种杂质对其CO_2吸附活性是否有害目前尚不清楚。对此，通过X射线衍射仪分析电石渣和煅烧前、后的物相成分，利用密度泛函理论构建了最稳定低指数晶面CaO-CaO(0 0 1)、CaO-Fe_2O_3(0 0 1)、CaO-Al_2O_3(1 1 1)、CaO-MgO(1 0 0)、CaO-SiO_2(00 1)，模拟CaO簇在各个杂质支撑表面及掺杂表面的吸附性能及各表面支撑CaO对CO2分子的吸附性能，分析各吸附体系的吸附能、电子转移、态密度、差分电荷密度等。结果表明：SiO_2对吸附过程未产生明显影响；4种不同支撑表面均提高了电石渣的抗烧结性能，作用力强弱依次为Al_2O_3>Fe_2O_3>MgO>CaO,Al_2O_3支撑表面吸附能为–8.82 eV，分别为Fe_2O_3、MgO、CaO支撑表面的1.24、2.45、3.69倍；各表面支撑CaO吸附CO_2的能力相近，CaO、Fe_2O_3、Al_2O_3和MgO支撑表面支撑Ca O簇吸附CO_2的电子转移分别为0.67、0.68、0.71、0.66 e；杂质的存在能有效提高电石渣作为CaO基材料的抗烧结性能，但对促进CO_2吸附效果不明显；相比于纯CaO支撑表面，掺杂表面支撑CaO吸附CO_2能力更强，吸附能和电子转移分别为–4.92 eV、0.71 e。
关键词(KeyWords)： 密度泛函理论;电石渣;CO_2吸附;抗烧结性能;工业固废
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作者(Author): 熊亚选,高梓靖,何苗,王辉祥,吴玉庭,张灿灿,丁玉龙
DOI: 10.19666/j.rlfd.202505084