随着世界人口的增加及生产力的发展，人类对于能源的需求量逐渐增加，目前人 类的能源主要以常规能源为主，例如煤，石油，天然气等，而燃烧过程中会产生 CO2 等气体，会导致全球的温室效应与空气的污染，因此如何合理处理燃料产生的 CO2 已 经成为人类进入新世纪面临的新问题。论文网

气候变化是当今社会一个热点的话题。随着工业发生近一个世纪内大气中 CO2 的量逐年增加，在 19 世纪初大气中二氧化碳占大气体积的 0.00027，到了 90 年代 大气中二氧化碳占大气体积的 0.00035，CO2 的产生一部分是人类动物活动散发出的， 而绝大部分是化石燃料的燃烧造成的，CO2 量过多会导致气候变暖，进而导致温室效 应，按现在的发展趋势，科学家预测温室效应有可能出现的影响和危害有：1．海平 面上升。2．影响农业和自然生态系统。3．加剧洪涝、干旱及其他气象灾害。4．影 响人类健康。据科学家估计，到 2050 年南北极地冰川很大部分将会发生融化，到那 个时候，海平面将明显高于包括上海、东京、纽约、悉尼等在内的沿海城市，上海、 东京、纽约、悉尼等城市将会被淹没。

因此在无法减少 CO2 排放的情况下如何高效捕获 CO2 成为研究的方向，现在主要研 究的 CO2 捕获技术可以分为三类：燃烧前的脱碳、燃烧中捕捉散发出来的 CO2 和在燃烧 后进行分离 CO2。化学链燃烧是一种新型的燃烧技术，与传统的燃烧技术相比它具有 工艺结构简单，CO2 富集，高效率，低耗能，成本低的优点，捕获的 CO2 可以进行储存 和二次利用避免直接流入大气中减少了燃烧过程 CO2 的排放量，因而化学链燃烧技术 成为一种解决能源与污染的一种有效手段。

1.2 化学链燃烧技术

学链燃烧技术[2-6]（简称 CLC）概念是由德国科学家李希特和诺奇在 1988 年首次 提出基于 CLC 技术 1，氧载体的循环，这种新型的燃烧技术与传统的燃烧技术相比， 燃料是不与空气中的氧气直接接触，而是利用氧载体存储在燃料中的氧进行完全燃 烧，是一种新方式的二次燃烧技术。如图 1-1  所示，CLC  体系,是由空气反应器（Air

Reactor，AR）和燃料反应器（Fuel Reactor，FR）构成的，化学链燃烧中的金属氧化 物（MeO）首先在还原反应器内进行还原反应，化学链燃烧燃料会与载氧体中的氧气 反应然后生成 CO2 和 H2O，也就是 MeO 将会被还原成金属（Me），反应见反应式（1-1）； 之后，Me 将会送至氧化反应器，被空气中的氧气氧化，反应见反应式（1-2）。这两 个反应过程的总的反应和传统的燃烧模式是相同的，由反应式（1-3）可得。化学反 应方程式如下：

燃料反应器（FR）中反应

（2n+m）MexOy+CnH2m+ΔHred→（2n+m）MexOy-1+mH2O+nCO2

空气反应器（AR）中反应

（2n+m）MexOy-1+（n+1/2m）O2→（2n+m）MexOy+ΔHox

（1-1）与（1-2）相加就是一般的燃烧方法：

CnH2m+（n+1/2m）O2→mH2O+nCO2+ΔHc

图 1.1 化学链燃烧过程的流程图

1.2.1 氧载体的研究现状

氧载体[7-18]（Oxygen Carriers）是在空气反应器和燃料反应器中循环流动,为还原 反应提供氧，是由活性金属氧化物与惰性载体按一定比例组成的，具有抗破碎，抗磨 损的能力，在循环应力作用下能够保持较强的机械强度，在反应过程中与氧有较强的 结合能力，能承受的最高反应温度、抗烧结和抗团聚能力、颗粒尺度分布、内部孔隙 结构等优点，目前国内外合成载氧体的方法有很多，如机械混合法，浸渍法，分散法， 喷雾干燥法，溶胶凝胶燃烧合成法等。文献综述 化学链燃烧技术中铁基氧载体的制备及其性能研究(2):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_76945.html