基于密度泛函理论的高覆盖氧吸附焦炭氧化机理研究

碳资源在能源、材料及化工等领域的清洁高效利用日益重要，而焦炭氧化特别是脱附产生CO₂/CO的机理研究并不充分。其中较高焦炭表面氧覆盖率相应于较低温度或较高压力的反应条件，对此，本研究基于第一性原理研究讨论了该情况下焦炭Zigzag结构碳环簇氧化脱附过程的反应路径。计算表明，表面吸附氧热解生成CO₂过程需要经过重排形成含O-C-O团簇的结构，最终至CO₂完成脱附需多个中间反应步，与对比文献中形成碳氧六元环再依次断掉两个C-O键而脱附CO₂不同，本研究得到了相关的两种路径，分别为形成CO₂-C-官能团再断掉C-C而脱附CO₂以及基于碳氧六元环结构直接断裂两个C-O键而脱附CO₂的可能反应路径。另外，研究了CO脱附过程的不同反应路径。模型计算结果与相关文献理论和实验结果具有良好的符合。