锆掺杂优化铜基氧载体的释氧性能及机理解析

本研究论文探讨了"锆掺杂铜基氧载体释氧性能的实验与机理"。作者程浩、王敏俊和刘晶通过华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，利用溶胶凝胶-燃烧法制备了一系列不同比例的锆掺杂铜基氧载体，目的是优化其性能，特别是在氧的释放效率上。通过XRD（X射线衍射）技术，他们分析了锆掺杂对铜基氧载体的晶体结构的影响，发现锆离子能够形成固溶体，融入载体晶格。 SEM（扫描电子显微镜）和BET（比表面面积仪）的使用，揭示了掺杂锆后铜基氧载体的表面形态变化，以及比表面积的提升，这有利于增加氧气的接触面积，从而改善其释氧性能。实验结果显示，随着锆含量的增加，氧载体的释氧量和性能均有明显提升，其中掺杂8%的锆表现出最佳的稳定性和循环反应性能。 此外，密度泛函理论（DFT）的量子化学计算进一步证实了锆掺杂对氧化铜释氧反应活化能垒的有效降低，理论上支持了实验观察到的释氧能力增强。这一理论计算结果与实验数据高度吻合，表明锆掺杂不仅提高了氧载体的实际应用性能，而且提供了深入理解其工作机制的理论依据。 论文的关键词包括“铜基氧载体”、“锆掺杂”、“化学链氧解耦”和“密度泛函理论”，这些词汇突出了研究的核心内容和技术路径。整个研究不仅关注实际性能的提升，还结合了理论计算，展现了科学研究的严谨性和实用性。这项工作对于开发高性能的氧载体材料，特别是在能源转换和存储领域，具有重要的科学价值和工程意义。