纳米助燃固硫添加剂的催化作用机理

溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2作为CaO固硫添加剂,用热分析法对纳米TiO2催化煤燃烧以及催化CaO固硫的过程进行了实验研究.对燃烧后煤灰的孔径分布进行了分析.采用未反应收缩核模型对固硫反应的动力学过程进行表征.研究结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用条件下对煤燃烧有明显的促进作用,即燃烧反应活化能E下降,同时纳米TiO2还能增大燃烧后煤灰的孔径,提高固硫率.氧气的存在抑制氧化钙的固硫转化率,纳米TiO2可以消弱氧气的抑制作用.对固硫反应的影响表现为在反应后期(即产物层扩散控制阶段),与固硫转化率和孔径分布的实验结果非常吻合;讨论了纳米TiO2催化燃烧催化固硫的机理,纳米TiO2导致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧气的吸附速度,使添加剂周围燃烧速度加快,煤灰孔隙增大从而强化燃烧,促进SO2转化成SO3的本征反应,促进二氧化硫向氧化钙内部的扩散从而提高CaO的固硫效果.