铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al₂O₃抗烧结机理研究

摘要

基于ReaxFF反应力场的分子动力学（ReaxFF MD）模拟方法研究了Fe₂O₃颗粒的烧结过程，探究了Al₂O₃对Fe₂O₃颗粒烧结过程的影响，分析了烧结过程中原子的迁移扩散特性，深入揭示了铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al₂O₃的抗烧结机理．结果表明：Fe₂O₃颗粒的烧结过程涉及颗粒间相互靠近、烧结颈形成以及生长，温度升高导致Fe₂O₃颗粒更加剧烈的烧结，且Fe₂O₃颗粒粒径越大，抗烧结能力越强；Fe₂O₃颗粒可以稳定吸附在惰性载体Al₂O₃表面，限制颗粒的整体移动，阻碍烧结颈的形成及生长过程，Al₂O₃添加可以明显抑制Fe₂O₃颗粒的烧结，抑制程度随温度增加而降低；Fe₂O₃颗粒的所有原子、表层原子和内层原子的扩散活化能分别为29.2 kJ/mol 、 28.0 kJ/mol和29.5 kJ/mol , Al₂O₃添加后扩散活化能分别增加至42.4 kJ/mol、43.2 kJ/mol和41.6 kJ/mol，惰性载体Al₂O₃主要是通过抑制Fe₂O₃颗粒表层原子的迁移扩散来提升铁基载氧体的抗烧结能力．

关键词

化学链燃烧 / 铁基载氧体 / 惰性载体 / 抗烧结机理 / 分子动力学